针对3×3耦合器幅相非对称的光纤水听器解调方法

作     者：张硕 王敏 王珂 杨平 王月兵 Zhang Shuo;Wang Min;Wang Ke;Yang Ping;Wang Yuebing

作者机构：中国计量大学计量测试工程学院杭州310018 中国计量科学研究院北京100029 

出 版 物：《仪器仪表学报》 (Chinese Journal of Scientific Instrument)

年 卷 期：2023年第44卷第2期

页      面：32-41页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 0703[理学-化学] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFF0607503) 国家自然科学基金(51805506)项目资助 

主　　题：光纤水听器解调 3×3耦合器法 幅相非对称性 相位修正解调 

摘      要：基于3×3耦合器法的光纤水听器解调容易受耦合器分光比非理想对称特性影响,导致水听器解调结果及测量信号不准确。为解决实际中3×3耦合器普遍存在的幅度、相位非对称引入的解调偏差问题,提出基于微分交叉相乘的干涉信号幅度和相位修正解调方法。通过对三路非对称干涉信号进行两两最小二乘椭圆拟合,得到干涉信号的实际幅度和相位参数,经去直流、归一化消除幅度不对称,并将所得包含非对称相位信息的信号两两微分交叉相乘,经三角函数变换解算信号相位及其修正系数,从而实现对光纤水听器输出信号的准确解调。仿真对比了本文方法和仅考虑幅度非对称情况的解调结果,并分析比较了两种处理方法随声信号频率、幅值变化的解调误差,前者得到接近理想信号波形的解调结果和更小的解调误差。依托消声水池开展了光纤水听器解调实验,在5~30 kHz频率范围对解调方法进行了对比验证,证明了本文解调方法的有效性和稳定性。