DOI: 10.17586/2226-1494-2015-15-6-1008-1014


УДК681.787

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ СРАВНЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ГОМОДИННОЙ ДЕМОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ ДЛЯ ФАЗОВОГО ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА

Беликин М. Н., Плотников М. Ю., Стригалев В. Е., Куликов А. В., Киреенков А. Ю.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Беликин М.Н., Плотников М.Ю., Стригалев В.Е., Куликов А.В., Киреенков А.Ю. Экспериментальное сравнение алгоритмов гомодинной демодуляции сигналов для фазового волоконно-оптического датчика // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 6. С. 1008–1014.

Аннотация

Предмет исследования. Приведены результаты сравнительного экспериментального анализа алгоритмов гомодин- ной демодуляции на основе перекрестного перемножения и на основе вычисления значений функции арктангенса в одинаковых условиях. Исследованы зависимости параметров выходных сигналов рассматриваемых алгоритмов демодуляции от интенсивности оптического излучения. Метод. Для проведения экспериментального сравнения алгоритмов демодуляции сигналов использован макет одиночного волоконно-оптического фазового интерферометрического датчика. Основные результаты. Установлено, что алгоритм гомодинной демодуляции на основе вычисления значений функции арктангенса обеспечивает в среднем на 7 дБ большее отношение сигнал/шум выходных сигналов в полосе частот акустического воздействия от 100 до 500 Гц по сравнению с алгоритмом гомодинной демодуляции на основе перекрестного перемножения. Показано, что для исследованного диапазона значений амплитуд оптических импульсов, поступающих на вход фотоприемного устройства, амплитуда выходных сигналов обработки не меняется. Полученные результаты свидетельствуют о том, что алгоритм гомодинной демодуляции на основе вычисления значений функции арктангенса является предпочтительным для использования в фазовых волоконно-оптических датчиках и обеспечивает большую повторяемость их характеристик в отличие от алгоритма гомодинной демодуляции на основе перекрестного перемножения. Практическая значимость. Алгоритмы гомодинной демодуляции интерференционных сигналов широко используются в фазовых волоконно-оптических датчиках, улучшение их характеристик положительно сказывается на эффективности работы таких датчиков. 


Ключевые слова: волоконно-оптический датчик, схема гомодинной демодуляции на основе перекрестного перемножения, схема гомодинной демодуляции на основе вычисления значений функции арктангенса.

Список литературы

1. Shizhuo Y., Ruffin P.B., Francis T.S. Fiber Optic Sensors. 2nd ed. CRC Press, Taylor & Francis Group, 2008. 492 p.
2. Sherman C.H., Butler J.L. Transducers and Arrays for Underwater Sound. NY: Springer, 2007. 625 p. doi: 10.1007/978-0-387-33139-3
3. Liu L., Zhang H., Zhao Q., Liu Y., Li F. Temperature-independent FBG pressure sensor with high sensitivity // Optical Fiber Technology. 2007. V. 13. N 1. P. 78–80. doi: 10.1016/j.yofte.2006.09.001
4. The Ocean Engineering Handbook / Ed. F. El-Hawary. Boca Raton: CRC Press, 2001. 416 p.
5. Удд Э. Волоконно-оптические датчики. Вводный курс для инженеров и научных работников. М.: Техносфера, 2008. 520 с.
6. Плотников М.Ю., Куликов А.В., Стригалев В.Е. Исследование зависимости амплитуды выходного сигнала в схеме гомодинной демодуляции для фазового волоконно-оптического датчика // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 6 (88). C. 18–22.
7. Wang Y., Wang C., Yuan Y., Liang L. Detection of low frequency signals using interferometric fiber sensors based on phase generated carrier demodulation technique // International Journal of Signal Processing, Im-age Processing and Pattern Recognition. 2015. V. 8. N 2. P. 147–156. doi: 10.14257/ijsip.2015.8.2.15
8. Варжель С.В., Стригалев В.Е. Метод устранения влияния сигнала помехи на чувствительность прие-ма гидроакустической антенны на основе волоконных брэгговских решеток // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2010. № 5 (69). С. 5–8.
9. Feng L., He J., Duan J.-Y., Li F., Liu Y.-L. Implementation of phase generated carrier technique for FBG laser sensor multiplexed system based on compact RIO // Journal of Electronic Science and Technology of China. 2008. V. 6. N 4. P. 385–388.
10. Dandridge A., Tveten A.B., Gialloronzi T.G. Homodyne demodulation scheme for fiber optic sensors using phase generated carrier // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1982. V. 18. N 10. P. 1647–1653. doi: 10.1109/JQE.1982.1071416
11. Tong Y,, Zeng H., Li L., Zhou Y. Improved phase generated carrier demodulation algorithm for eliminating light intensity disturbance and phase modulation amplitude variation // Applied Optics. 2012. V. 51. N 29. P. 6962–6967. doi: 10.1364/AO.51.006962
12. Плотников М.Ю., Дейнека И.Г. Расширение функциональных возможностей схемы электронной обработки сигналов волоконно-оптического акустического датчика интерферометрического типа // Сборник трудов I Всероссийского конгресса молодых ученых. Санкт-Петербург, 2012. С. 54–58.
13. Wang L., Zhang M., Mao X., Liao Y. The arctangent approach of digital PGC demodulation for optic inter-ferometric sensors // Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 2006. V. 6292. Art. 62921E. doi: 10.1117/12.678455
14. Kirkendall C., Dandridge A. Overview of high performance fibre-optic sensing // Journal of Physics D: Ap-plied Physics. 2004. V. 37. N 18. P. R197– R216. doi: 10.1088/0022-3727/37/18/R01
15. Плотников М.Ю., Дейнека И.Г. Разработка блока генерации гармонических сигналов для схемы циф-ровой обработки информации волоконно-оптического гидрофона // Изв. вузов. Приборостроение. 2013. Т. 56. № 12. С. 68–71.
 

Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика