Алгоритм автоматического отслеживания сигнала несущей частоты в цифровой схеме гомодинной демодуляции для оптических интерферометрических датчиков

Wang Xiaohan, Piao Shengchun, Fu Jinshan, Li Xiaoman

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Xiaohan Wang, Shengchun Piao, Jinshan Fu, Xiaoman Li Automatic carrier signal track algorithm in all-digital PGC demodulation scheme for optical interferometric sensors (Алгоритм автоматического отслеживания сигнала несущей частоты в цифровой схеме гомодинной демодуляции для оптических интерферометрических датчиков) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 4. С. 55–60.

Xiaohan Wang, Shengchun Piao, Jinshan Fu, Xiaoman Li Automatic carrier signal track algorithm in all-digital PGC demodulation scheme for optical interferometric sensors (Алгоритм автоматического отслеживания сигнала несущей частоты в цифровой схеме гомодинной демодуляции для оптических интерферометрических датчиков) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 4. P. 55–60.

Ссылка на англоязычную версию:

Xiaohan Wang, Shengchun Piao, Jinshan Fu, and Xiaoman Li, "Automatic carrier signal track algorithm in all-digital PGC demodulation scheme for optical interferometric sensors," Journal of Optical Technology. 84(4), 265-269 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000265

Аннотация:

Предложена оптимальная полностью цифровая схема гомодинной демодуляции для оптических интерферометрических датчиков, обеспечивающая уменьшение влияния разницы частоты и фазы между информационным и опорным сигналами. Обсуждено влияние указанной разницы на работу схемы гомодинной демодуляции. Выяснено, что разница в частоте и фазе приводит в этой схеме к эффектам паразитной модуляции и затухания выходного сигнала. Предложен алгоритм автоматического отслеживания информационного сигнала для захвата его частоты и фазы в реальном масштабе времени с целью уменьшения отмеченного влияния расстроек на работы схемы. Отслеживание частоты и фазы выполняется путем анализа частоты, преобразованием цифрового сигнала в аналоговый и подгонкой формы последнего. После этого информационный сигнал может быть подвергнут демодуляции, обеспечивая высокую достоверность результата. Точность и эффективность работы предложенного алгоритма подтверждены экспериментально.

Ключевые слова:

интерферометр, гомодинная демодуляция, отслеживание сигнала

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке Национального фонда естественных наук Китая (грант № 11234002).

Коды OCIS: 120.5060

Список источников:

1. Dandridge A., Tveten A.B., Giallorenzi T.G. Homodyne demodulation scheme for fiber optic sensors using phase generated carrier // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1982. V. 18. Iss. 10. P. 1647–1653.
2. Dandridge A., Tveten A.B., Kersey A.D., Yurek A. Multiplexing of interferometric sensors using phase carrier techniques // Lightwave Technology. 1987. V. 5. Iss. 7. P. 947–952.
3. Bush I.J. Phase-lock fiber optic interferometer. Google Patents (US4486657) 1984.
4. Vera-Salas L.A., Moreno-Tapia S.V., Garcia-Perez A., Romero-Troncoso R.D.J., Osornio-Rios R.A., Serroukh I., Cabal-Yepez E. PGA-Based Smart Sensor for Online Displacement Measurements Using a Heterodyne Interferometer // Sensors. 2011. V. 11. Iss. 8. P. 7710–7723.
5. Morozov A.N., Tabalin S.E., Fufurin I.L., Svetlichnyĭ S.I. Physical principles of the design of an interferometer with a rotating plate // Journal of Optical Technology. 2013. V. 80. Iss. 8. P. 495–498.
6. Ishige M., Matsuura F., Kawasugi M., Aketagawa M. Phase modulation homodyne interferometer with a 10-pm resolution using a tunable laser diode // International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 2007. V. 8. Iss. 2. P. 80–84.
7. Lan T., Zhang C.-x., Li L.-j., Luo G.-m., Li C. Carrier phase advance technique for digital PGC demodulation [J] // Opto-Electronic Engineering. 2008. V. 35. Iss. 7. P. 49–52.
8. Basile G., Bergamin A., Cavagnero G., Mana G. Phase modulation in high-resolution optical interferometry // Metrologia. 1991. V. 28. Iss. 28. P. 445–461.
9. Lin M., Yan L., Yang L., Zhi-bo L., Shui-sheng J. Analysis of frequency drift effects in the phase-generated carrier method // Acta Photonica Sinica. 2013. V. 42. Iss. 1. P. 34–37.