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光纤法布里-珀罗传感器的解调方法研究综述

光电工程 2022年第6期49卷 1-19页

作者：周朕蕊邱宗甲李康张国强中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

光纤法布里-珀罗传感器以灵敏度高、抗干扰能力强等优点在医疗检测、水声探测、电力监测等领域受到了广泛的关注。光源参数、传感头结构与解调方法是制约光纤法布里-珀罗传感器检测能力的主要因素。对光纤法布里-珀罗传感器解调,即从携... 详细信息

光纤法布里-珀罗传感器以灵敏度高、抗干扰能力强等优点在医疗检测、水声探测、电力监测等领域受到了广泛的关注。光源参数、传感头结构与解调方法是制约光纤法布里-珀罗传感器检测能力的主要因素。对光纤法布里-珀罗传感器解调,即从携带法布里-珀罗传感器腔长信息的输出光信号中提取腔长信息。该腔长信息映射出了传感头所感受到的振动、位移、加速度、温度等待测量信息。一种好的解调方法能够提高光纤法布里珀罗传感器的解调速度、分辨率、动态范围等性能,而光纤法布里-珀罗传感器的解调方法多达数十种,针对特定的应用场景如何选择适宜的解调方法往往令人困扰。本文首先介绍了光纤法布里-珀罗传感器的输出信号特征,然后从原理上详述了常见解调方法的影响因素,并介绍了国内外研究单位提出的多种改进方法,最后从解调方法的适用范围及光纤法布里-珀罗传感器的复用技术两方面出发,提出了解调方法的选取原则。

关键词：法布里-珀罗传感器解调方法复用方法选择

系统小扰动动态过程中交变电气量幅频调制形成演化机制及解调方法

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系统小扰动动态过程中交变电气量幅频调制形成演化机制及解调方法

作者：吴鹏辉华中科技大学

学位级别：硕士

随着电力系统电力电子装备的大量并网,当今电力系统振荡中电压/电流等交变电气量的振荡形态变得愈加复杂、多样。在系统受扰后发生振荡的动态过程中,设备在端口不平衡功率驱动下调节自身输出的内电势幅值/频率并通过振荡器形成端口交变... 详细信息

随着电力系统电力电子装备的大量并网,当今电力系统振荡中电压/电流等交变电气量的振荡形态变得愈加复杂、多样。在系统受扰后发生振荡的动态过程中,设备在端口不平衡功率驱动下调节自身输出的内电势幅值/频率并通过振荡器形成端口交变内电势进而激励网络产生交变电压/电流,系统中各交变电气量均以其幅值和频率被调制的形式演化。然而,现有系统振荡信号特征分析研究尚未清晰认识到上述交流信号形成和演化的幅频调制机制,因而信号的振荡特征尚未被明确且相应的特征提取方法仍有待探索。为此,本文首先揭示了系统交流信号形成演化的幅频调制机制,据此明确了系统小扰动动态过程初期交流信号的振荡特征,从而提出相应信号特征提取的解调方法及实现该解调方法的解调器结构设计,最后对解调器效果的影响因素进行了相关分析。具体研究内容分为以下几个方面:(1)根据系统基本运行原理明确了交流信号由幅值和频率通过振荡器产生的信号形成基本机制,以及小扰动动态过程初期交流信号按照其幅值和频率稳态工作点上的扰动以一定幅值和频率的复指数形态变化的幅频调制形式的演化机制;从而明确了小扰动动态过程初期交流信号的振荡特征为其幅频调制特征即幅频稳态工作点以及幅频稳态工作点上扰动的幅频。(2)基于交流信号形成演化的幅频调制机制,提出交流信号振荡特征提取的解调方法,并设计了实现该解调方法的解调器结构。幅频调制信号的解调方法应为从信号交流瞬时值出发,确定对应的旋转矢量并获取其瞬时幅值/频率,然后分离其中的稳态幅值/频率及不同形态的振荡分量,最后分别确定各振荡分量对应的旋转矢量从而获取其幅值/频率,从而解调出信号的所有幅频调制特征。(3)提出了解调方法的解调效果评价方法,据此分析了解调器不同参数对解调器适用范围的影响,从而提出了解调器针对不同场景振荡信号时结构参数的整定原则,最后通过仿真与动模实验分析,验证了解调器对实际振荡信号的适用性。

关键词：动态过程幅频调制信号分析振荡特征解调方法

彩色超声血流成像中基于回波频率跟踪的正交解调方法

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声学学报 2008年第3期33卷 262-267页

作者：王沛东沈毅王艳哈尔滨工业大学控制科学与工程系哈尔滨150001

为了消除由超声频率下移所引起的血流速度估计精度的下降,提出了一种基于回波频率跟踪的正交解调方法。首先建立了回波中心频率随深度下移的线性模型;然后使用传统I/Q(Inphase/Quadrature)解调方法得到有偏的基带信号,采用自相关方法沿... 详细信息

为了消除由超声频率下移所引起的血流速度估计精度的下降,提出了一种基于回波频率跟踪的正交解调方法。首先建立了回波中心频率随深度下移的线性模型;然后使用传统I/Q(Inphase/Quadrature)解调方法得到有偏的基带信号,采用自相关方法沿深度方向分段估计中心频率的下移量,并利用估计出的这些值对所建立的线性模型进行拟合;最后利用拟合后的模型来实时跟踪回波的中心频率,并将其作为参考频率再进行I/Q解调。仿真和试验结果表明,基于回波频率跟踪的正交解调方法能够得到近似无偏的基带信号,提高血流速度估计的准确度和精度,改善彩色超声血流成像的质量。

关键词：解调方法血流速度频率跟踪超声频率回波正交成像彩色

光纤法布里-珀罗传感器串连复用的傅里叶变换解调方法初探

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光学学报 2004年第11期24卷 1481-1486页

作者：陈伟民朱永唐晓初符欲梅王宁陈雨森文玉梅黄尚廉重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400030

光纤法布里珀罗传感器复用、特别是串连复用的解调十分困难。为解决这个问题 ,从光纤法布里珀罗应变传感器的基本原理出发、在仅有两只传感器复用的基本条件下 ,深入分析了复用系统组合输出光强信号及其分布特性 ;研究了对其进行傅里叶... 详细信息

光纤法布里珀罗传感器复用、特别是串连复用的解调十分困难。为解决这个问题 ,从光纤法布里珀罗应变传感器的基本原理出发、在仅有两只传感器复用的基本条件下 ,深入分析了复用系统组合输出光强信号及其分布特性 ;研究了对其进行傅里叶变换的解调原理及具体实现方法 ,分析了因复用信号不满足傅里叶变换条件而在变换域产生的畸变 ,进行了计算机仿真解调。在此基础上 ,搭建了两只传感器的串连复用实验系统 ,并用此方法实现了两只复用传感器的解调 ,且传感器之间的相互影响小于 5 %。理论与实验表明 ,虽然传感器的复用信号不满足傅里叶变换的标准条件 ,且仿真与实验存在一定差异 ,但所提出的傅里叶变换方法 ,基本可用于光纤法布里珀罗传感器的串连复用解调。

关键词：复用解调方法傅里叶变换信号变换域计算机仿真应变传感器光纤法实现方法实验系统

光纤F-P腔与FBG复用传感器精确解调方法研究

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光电子．激光 2009年第8期20卷 1008-1011页

作者：张磊于清旭大连理工大学物理与光电工程学院辽宁大连116024

建立了基于光纤Fabry-Perot(F-P)腔与光纤Bragg光栅(FBG)串联复用结构传感器的解复用数学模型,分析了串联复用中FBG与F-P腔光谱的叠加对各自解调的影响,得到了分离FBG与F-P腔光谱的方法,从而实现双参数测量高精度解调的目的,并采用基于... 详细信息

建立了基于光纤Fabry-Perot(F-P)腔与光纤Bragg光栅(FBG)串联复用结构传感器的解复用数学模型,分析了串联复用中FBG与F-P腔光谱的叠加对各自解调的影响,得到了分离FBG与F-P腔光谱的方法,从而实现双参数测量高精度解调的目的,并采用基于扫描激光器的波长查询系统验证了该方法的有效性。实验结果表明,该解调方法可以消除串联复用时光纤F-P腔与FBG间的交叉干扰,光纤F-P腔的解调数据最大离散值小于0.2nm,FBG峰值反射波长测量数据最大离散值小于0.7pm。

关键词：光纤Fabry-Perot(F-P)传感器光纤Bragg光栅(FBG)传感器串联复用解调方法

基于快速kurtogram算法的共振解调方法在滚动轴承故障特征提取中的应用

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振动与冲击 2013年第1期32卷 35-37,48页

作者：王宏超陈进董广明从飞云上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

共振解调方法是滚动轴承故障特征提取和故障诊断中最为常用的一种方法。然而传统的共振解调技术存在带通滤波参数(中心频率和滤波带宽)需要人工进行预先确定,其具有很大的偶然性、局限性等缺陷。本文将快速Kurtogram算法用于共振解调技... 详细信息

共振解调方法是滚动轴承故障特征提取和故障诊断中最为常用的一种方法。然而传统的共振解调技术存在带通滤波参数(中心频率和滤波带宽)需要人工进行预先确定,其具有很大的偶然性、局限性等缺陷。本文将快速Kurtogram算法用于共振解调技术带通滤波器参数的确定中,并结合共振解调技术成功运用于滚动轴承的故障特征提取,弥补了传统共振解调方法需要人工干预进行带通滤波参数确定的不足,并分别进行仿真和实验来验证该方法的有效性。

关键词：共振解调技术故障特征提取滚动轴承解调方法 m算法带通滤波器应用滤波参数

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砷化镓吸收式光纤温度传感技术的解调方法

光电工程 2015年第10期42卷 61-66页

作者：胡昆董玉明傅惠南焦国华鲁远甫罗星星中国科学院深圳先进技术研究院光电工程技术中心广东深圳518055 广东工业大学机电工程学院广州510006 香港中文大学香港沙田999077

针对目前砷化镓吸收式光纤温度传感技术的数据解调方法叙述不详解且解调精度不高,本文以砷化镓光纤温度传感器的吸收光谱随温度变化的关系为基础,研究了一种基于光谱分析的砷化镓吸收式光纤温度传感技术的温度解调方法,提出一种新的数... 详细信息

针对目前砷化镓吸收式光纤温度传感技术的数据解调方法叙述不详解且解调精度不高,本文以砷化镓光纤温度传感器的吸收光谱随温度变化的关系为基础,研究了一种基于光谱分析的砷化镓吸收式光纤温度传感技术的温度解调方法,提出一种新的数据处理流程。本文采用标准温度测量系统验证了该解调方法和数据处理流程。结果表明,在25℃~70℃区间内,测量精度小于±0.1℃;在70℃~250℃区间,测量精度小于±0.7℃。

关键词：光纤传感温度砷化镓解调方法数据处理

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光纤法珀传感解调方法研究进展

应用科学学报 2021年第5期39卷 793-808页

作者：段雅楠王双江俊峰谭珂刘铁根天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津大学光电信息技术教育部重点实验室天津300072 天津大学光纤传感研究所天津300072

光纤法珀传感器是目前发展历史最长、应用最普遍、技术最成熟的一种光纤传感器,广泛应用于各类极端复杂的环境中,对其传感信息进行准确解调是实现高精度测量的关键。首先对光纤法珀传感技术的发展历程进行了回顾和评述,接着介绍了光纤... 详细信息

光纤法珀传感器是目前发展历史最长、应用最普遍、技术最成熟的一种光纤传感器,广泛应用于各类极端复杂的环境中,对其传感信息进行准确解调是实现高精度测量的关键。首先对光纤法珀传感技术的发展历程进行了回顾和评述,接着介绍了光纤法珀传感器的类型和基本传感原理,对光纤法珀传感器解调方法的研究进展进行了阐述,从强度解调和相位解调两方面分别介绍了强度解调法、光谱解调法和低相干干涉解调法。最后总结了各类解调方法的应用特点,为光纤法珀传感器高精度快速解调的研究与应用提供参考。

关键词：光纤传感干涉型光纤传感器光纤法珀传感器解调方法

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基于椭圆球面波的非正弦解调方法及性能分析

电路与系统学报 2011年第2期16卷 90-93,89页

作者：舒根春王红星海军航空工程学院电子信息工程系山东烟台264001

为了解决基于椭圆球面波的非正弦通信系统收信端数据解调问题,提出了基于椭圆球面波的非正弦解调方法。该解调方法由相关解调器和基于最小距离检测准则的检测器组成,对解调方法的最佳性进行了证明,对理论误码率进行了推导和仿真。理论... 详细信息

为了解决基于椭圆球面波的非正弦通信系统收信端数据解调问题,提出了基于椭圆球面波的非正弦解调方法。该解调方法由相关解调器和基于最小距离检测准则的检测器组成,对解调方法的最佳性进行了证明,对理论误码率进行了推导和仿真。理论分析和仿真结果表明,在加性高斯白噪声信道和发送数据先验概率相等的情况下,基于椭圆球面波的非正弦解调方法是最佳的,该解调方法能使收信端数据正确判决概率最大,错误判决概率最小。

关键词：无线通信解调方法性能分析椭圆球面波函数