汪云云 黄俊斌 顾宏灿

（海军工程大学兵器工程学院 武汉 430033）

1 引言

光纤光栅激光传感器凭借其体积小，抗电磁干扰以及高灵敏度等可实现多基阵组合和高精度探测，已广泛应用于应变、磁场、气体、温度、声压等微弱信号的测量中［1～7］。待测物理量作用于传感器的敏感元件上改变了敏感元件的物理特性，导致激光波长发生变化，再经由干涉仪结构将变化的波长量转为光强信号的相位差值；探测并解调变化的光强信号，即可获得待测物理量。干涉解调法借助干涉仪实现微弱波动信号高灵敏，宽范围以及高分辨率的测量，是信号解调技术中广受应用的一种方法。目前，相位生成载波（Phase Generated Carrier，PGC）及基于3×3耦合器的解调方法是干涉解调法中应用最成熟的技术［8～10］。PGC是在干涉仪上加载幅值较大的高频相移调制，结合贝塞尔函数分离出被测信号再进行后续解调，该算法因受载波信号的频率需求而限制了传感器的频率范围，面向数字化解调系统仍需要较高的采样率才能满足应用［11～14］。基于3×3耦合器的解调方案无需借助载波调制，利用3×3耦合器的固有特性能够实现灵敏度、动态范围以及解调性能的高优势，在噪声以及成本方面也能得到有效降低［15］。然而，基于3×3耦合器面对的最大困境是实际工艺水平无法保证3×3耦合器的理想对称性，而上述解调算法的优势也只有在对称情况下才能得以充分发挥。因此，为充分利用其固有优势，工程应用中只有选用分光比比较均匀的耦合器才能确保解调性能不受耦合器相位偏差影响，但3×3耦合器输出的干涉信号幅值仍无法通过元件得到有效改善，因此，针对其输出干涉信号幅值进行调整以满足工程应用条件是改进现有算法的核心内容。……