CN107860407A - 一种迈克尔逊声传感器的解调方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种迈克尔逊声传感器的解调方法及装置，该解调方法包括：两路干涉信号为3×3光纤耦合器两相邻端口之间输出信号，对光纤耦合器两个相邻端口输出干涉信号进行椭圆拟合获得输出干涉信号中直流分量，进而获得输出干涉信号中交流分量，对干涉信号进行微分处理获得微分信号，对交流分量和微分信号进行交叉相乘处理获得中间解调信号，对中间解调信号进行积分处理可以实现信号的解调。传统3×3耦合器解调方法要求所使用的3×3耦合器具有严格的120°相位差和1:1:1的分光比，本发明提供的解调方法只要求3×3耦合器两个相邻端口输出干涉信号之间相位差为固定值，能够有效地克服传统方法的这一缺点。
Description
技术领域
本发明属于光纤声波探测技术领域，更具体地，涉及一种迈克尔逊声传感器的解调方法及装置。
技术背景
光纤传感技术以其灵敏度高、体积小、质量轻、易于复用、抗电磁干扰和够在恶劣环境下工作等优点，目前已广泛地应用于生产生活的各个领域，其中光纤声波传感技术是光纤传感应用的一个重要的分支，声波探测，特别是低频声波探测在医学成像、大型结构和建筑健康监测、海底资源探测、油气管道监测、重大自然灾害预警、深海探潜等诸多领域有着广泛的应用。光纤声波传感器以其固有的优点是人们研究的重点。
光纤声波传感系统主要由三个部分组成，声光换能结构、光信号读取系统和解调单元构成，三个部分相辅相成相互影响。
由于光纤本身对声波的响应很弱，因此需要换能结构将声压的变化转换成光纤中传输的光的特征参数的变化，目前常见的声光换能结构主要有可形变薄膜、弹性柱体和刚性薄板三种。对于弹性柱体来说，光纤通常缠绕着柱体上，为提高灵敏度，缠绕的光纤一般具有较大的长度；刚性薄板常用与超声的探测，因此一般选用可形变薄膜作为换能结构，为提高传感结构的稳定性，实现高灵敏度低频声波探测，需要选用直径小、厚度薄、光学反射率高的膜片。
换能结构将声波信号转换为光纤中传输光的特性的调制后，需要传感系统读取光信号的调制并通过相应的解调方法解调出来。因此光信号读取系统要根据换能结构和相应的解调方法进行特殊设计。根据光信号读取系统的不同，光纤声波传感器可以分为本征型光纤声波传感器、干涉型光纤声波传感器和基于特殊结构的光纤声波传感器。其中干涉型光纤声波传感器具有结构简单、灵敏度高等优点，是目前研究最为广泛的光纤声波传感器。根据其工作原理可以分为法布里-泊罗干涉型、马赫泽德干涉型、迈克尔逊干涉型和萨格纳克干涉型。
传感系统读取到的加载了声波调制的光信号需要采用适当的解调方法进行解调。目前常见的方法有直接强度解调法、斜边解调法和相位解调法，对于干涉型声波传感器，可以采用斜边解调法和相位解调法，其中相位解调法直接解调干涉仪输出信号的相位，灵敏度高、动态范围大，解决了斜边解调法中正交工作点(Q点)漂移对解调结果的影响。常见的相位解调方法有零差法和外差法，其中基于被动零差解调的相位生成载波(PGC)法和3×3光纤耦合器法应用最为广泛。
传统的基于3×3光纤耦合器的解调方法要求耦合器的分光比严格满足1:1:1且相位差等于120°，然而完全对称的光纤耦合器难以制备，同时光纤耦合器的性能参数会随着时间而退化。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种迈克尔逊声传感器的解调方法及装置，旨在解决现有的基于3×3光纤耦合器的解调方法要求耦合器的分光比严格满足1:1:1且相位差等于120°导致对3×3光纤耦合器的性能参数要求高的技术问题。
作为本发明的一方面，本发明提供了一种迈克尔逊声传感器的解调方法，包括如下步骤：
对一个采样周期的第一干涉信号和第二干涉信号进行椭圆拟合处理获得两个干涉信号散点关系；并根据两个干涉信号的散点关系获得第一干涉信号的直流分量和第二干涉信号的直流分量；
根据第一干涉信号和第一干涉信号的直流分量获得第一干涉信号的交流分量；第二干涉信号和第二干涉信号的直流分量获得第二干涉信号的交流分量；
根据第一干涉信号的交流分量和第二干涉信号的交流分量进行微分交叉相乘处理提取被测信号的微分量；
对被测信号的微分量进行积分处理和高通滤波获得被测信号。
优选地，两个干涉信号散点关系满足公式I1 2+a1I1I2+a2I2 2+a3I1+a4I2+a5＝0，
式中，I1为第一干涉信号，I2为第二干涉信号，ai表示为椭圆的相关系数，1≤i≤5。
优选地，根据公式获得第一干涉信号的直流分量；根据公式获得第二干涉信号的直流分量。
优选地，根据公式获得中间解调信号；
式中，I1AC为第一干涉信号的交流分量，I2AC为第二干涉信号的直流分量。
作为本发明的另一方面，本发明提供一种迈克尔逊声传感器的解调装置，包括：
直流获取单元，其第一输入端用于与迈克逊声传感器第二端口连接，其第二输入端用于与迈克逊声传感器第三端口连接，对一个采样周期的第一干涉信号和第二干涉信号进行椭圆拟合处理获得两个干涉信号散点关系；并根据两个干涉信号的散点关系获得第一干涉信号的直流分量和第二干涉信号的直流分量；
交流获取单元，其第一输入端用于与迈克逊声传感器第二输出端口连接，其第二输入端用于与迈克逊声传感器第三输出端连接，其第三输入端与直流获取单元第一输出端口连接，其第四输入端与直流获取单元第二输出端连接，用于根据第一干涉信号和第一干涉信号的直流分量输出第一干涉信号的交流分量；第二干涉信号和第二干涉信号的直流分量输出第二干涉信号的交流分量；
微分量提取单元，其第一输入端与交流获取单元第一输出端口连接，其第二输入端与交流获取单元第二输出端连接，根据第一干涉信号的交流分量和第二干涉信号的交流分量进行微分交叉相乘处理提取被测信号的微分量；
积分单元，其输入端与微分量提取获取单元输出端口连接，用于对被测信号的微分量提取进行积分处理输出积分信号；
滤波单元，其输入端与积分单元输出端口连接，用于对积分信号进行高通滤波获得被测信号。
优选地，解调装置还包括迈克尔逊传感器；
迈克尔逊传感器包括光纤耦合器和声光传感头；
光纤耦合器的第一输入端、第二输入端以及第三输入端依次作为迈克尔逊传感器的第一端口、第二端口以及第三端口；
迈克尔逊传感器的第一端口用于连接单色光源，光纤耦合器的第一输出端与声学传感头连接，光纤耦合器的第二输出端的尾纤为平面进而形成菲涅尔反射面；
单色光由迈克逊传感器由光纤耦合器的第一输入端输入，经过分束后由第一输出端和第二输出端输出，第一输出端的光经由声学传感头反射后沿原路返回，声学传感头在被测声音信号激励下反射的反射光的相位发生改变，第二输出端的光经由菲涅尔反射面反射后沿原路返回，第一输出端返回的光与第二输出端反射的光相互干涉形成干涉光，并经由光纤耦合器分束后由第二输出端和第二输出端输出。
优选地，光纤耦合器的第一输出端的尾纤长度和第二输出端的尾纤长度相等。
优选地，光纤耦合器的第一输出端的尾纤长度为安装声学传感头最小允许长度。
优选地，光纤耦合器的第三输出端尾纤长度远小于光纤耦合器的第一输出端尾纤长度，且光纤耦合器的第三输出端尾纤的端面不平整且光纤末端缠绕微环。
优选地，声学传感头包括换能膜和从内到外依次嵌套的单模光纤、内插芯以及外插芯，换能膜覆盖于外插芯端面，由内插芯、外插芯以及换能模形成声学腔；
激光经由单模光纤输入后经由换能膜反射，换能膜在被测声音信号激励下振动进而改变声学腔的腔长，改变经由换能膜反射激光的相位。
优选地，声学传感头的单模光纤端面存在倾角。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的一种迈克尔逊声传感器的解调方法，相比于传统的基于3×3光纤耦合器的解调方法，本方法对耦合器的性能指标要求不高，传统的基于3×3光纤耦合器的解调方法要求耦合器的分光比严格满足1:1:1且相位差等于120°，然而完全对称的光纤耦合器难以制备，同时光纤耦合器的性能参数会随着时间而退化。本解调方法只需要两路光之间存在固定的相位差，相位差不等于π的整数倍即可实现解调，也不需要两路信号具有相同的强度，能够有效克服传统解调方法的缺点。
(2)本发明提出种迈克尔逊声传感器的解调装置中，声波传感器为探针型结构，传统的迈克尔逊干涉型声波传感器需要将某一干涉臂上的光纤缠绕在弹性柱体上，为提高灵敏度通常臂长较长，结构臃肿且稳定性较差，本发明有效地减小了传感结构的尺寸提高了稳定性。
(3)本发明提供的解调装置，采用光纤法布里珀罗干涉结构，光纤干涉仪具有较高灵敏度；采用薄膜进行换能，薄膜具有较高的声压灵敏度，具有结构尺寸小、灵敏度高、动态范围大、低频响应好的特点。
附图说明：
图1为本发明提供的光纤迈克尔逊声传感器的解调方法的流程图；
图2为本发明提供的光纤迈克尔逊声传感器的解调装置第一实施例的结构示意图；
图3为本发明提供的光纤迈克尔逊声传感器的解调装置第二实施例的结构示意图；
图4为本发明提供的声学传感头的结构示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中，101-单色光源、102-光隔离器、201-对称3×3光纤耦合器、202-声学传感头、203-菲涅尔反射端面、301-第一高速光电探头、302-第二高速光纤探头、4-数据采集卡、5-信号处理单元、2021-单模光纤、2022-内陶瓷插芯、2023-外陶瓷插芯、2024-换能膜、2025-光纤斜端面。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有3×3耦合器解调方法的缺陷和需求，本发明提出光纤迈克尔逊型传感器的解调方法，对光纤迈克尔逊型传感器输出干涉信号进行椭圆拟合消除干涉信号的直流分量，获得干涉信号的交流分量。然后对干涉信号进行微分处理获得干涉信号的微分信号，通过对干涉信号的交流分量和干涉信号的微分信号进行交叉相乘的方法解调出声波信号。
图1为本发明提供的光纤迈克尔逊声传感器的解调方法的流程图，该解调方法包括：
对一个采样周期的第一干涉信号和第二干涉信号进行椭圆拟合处理获得两个干涉信号散点关系，具有固定相位差的两路正弦信号之间的关系满足如下的椭圆方程：
I1 2+a1I1I2+a2I2 2+a3I1+a4I2+a5＝0
式中，ai表示为椭圆的相关系数，1≤i≤5，I1为第一干涉信号，I2为第二干涉信号，I1DC为第一干涉信号的直流分量，B1为第一干涉信号的条纹可见度，θ(t)为被测声音信号，为初始相位，I2DC为第二干涉信号的直流分量，B2为第二干涉信号的条纹可见度，为第一干涉信号与第二干涉信号的相位差，约为120°。
并根据两个干涉信号的散点关系获得第一干涉信号的直流分量和第二干涉信号的直流分量。
第一干涉信号的直流分量为：
第二干涉信号的直流分量为：
根据第一干涉信号和第一干涉信号的直流分量获得第一干涉信号的交流分量；第二干涉信号和第二干涉信号的直流分量获得第二干涉信号的交流分量；
采用直接做差的方法可以从干涉信号中去除直流分量，去除直流分量后的信号表示为：
根据第一干涉信号的交流分量和第二干涉信号的交流分量进行微分交叉相乘处理提取被测信号的微分量；其表达式如下：
其中，
对中间解调信号进行积分处理和高通滤波即可获得被测声信号，其表达式如下：
通过以上分析可知，本解调方法不需要两路信号的交流分量和直流分量幅值相等，即不要求I1DC＝I2DC和B1＝B2，只需要两路信号之间存在固定的相位差且相位差不等于π的整数倍，即可实现相位信息的提取，因此能够有效克服传统基于3×3耦合器解调方法的缺点。
在本发明实施例中，利用了3×3光纤耦合器两相邻端口之间存在固定相位差的特点实现信号的解调。不需要3×3光纤耦合器严格对称，即分光比为1:1:1，相位差为120°，克服了传统3×3解调方法的缺点。
本发明提供的实施例中，可以通过对椭圆曲线的拟合得到椭圆系数ai，直流分量A1和A2可以通过椭圆曲线的系数ai来表示首先绘制两路信号I1和I2的散点图，散点近视为椭圆分布，对散点图进行椭圆拟合得到了椭圆系数ai，从而可以通过上述的表达式计算出直流分量A1和A2，再通过传统的微分交叉相乘法解调出相位信息，具体可以表示为，首先对两路信号进行微分运算得到两路信号的微分信号。然后对两路信号的交流分量和微分信号进行交叉相乘并做差得到中间解调信号，最后对中间解调信号进行积分运算并高通滤波就可解调出声信号。
图2为本发明提供的光纤迈克尔逊声传感器的解调装置第一实施例的结构示意图，解调装置包括直流获取单元501、交流获取单元502、微分量提取单元503、积分单元504以及滤波单元505。
直流获取单元501，其第一输入端用于与迈克逊声传感器2第二端口连接，其第二输入端用于与迈克逊声传感器2第三端口连接，对一个采样周期的第一干涉信号和第二干涉信号进行椭圆拟合处理获得两个干涉信号散点关系；并根据两个干涉信号的散点关系获得第一干涉信号的直流分量和第二干涉信号的直流分量；
交流获取单元502第一输入端用于与迈克逊声传感器2第二输出端口连接，第二输入端用于与迈克逊声传感器2第三输出端连接，第三输入端与直流获取单元501第一输出端口连接，第四输入端与直流获取单元501第二输出端连接，用于根据第一干涉信号和第一干涉信号的直流分量输出第一干涉信号的交流分量；第二干涉信号和第二干涉信号的直流分量输出第二干涉信号的交流分量；
微分量提取单元503第一输入端与交流获取单元502第一输出端口连接，第二输入端与交流获取单元502第二输出端连接，根据第一干涉信号的交流分量和第二干涉信号的交流分量进行微分交叉相乘处理提取被测信号的微分量；
积分单元504输入端与微分量提取获取单元503输出端口连接，用于对被测信号的微分量提取进行积分处理输出积分信号；
滤波单元505输入端与积分单元504输出端口连接，用于对积分信号进行高通滤波获得被测信号，高通滤波器的低截止频率略小于被测声信号的最小频率。
图3为本发明提供的光纤迈克尔逊声传感器的解调装置第二实施例的结构示意图，该解调装置包括光源模块1、光纤迈克尔逊传感器2、光电转换单元3、数据采集模块4以及信号处理模块5。信号处理模块5包括直流获取单元501、交流获取单元502、微分量提取单元503、积分单元504以及滤波单元505。光源模块化1包含单色光源101和光隔离器102，为整个系统提供光源；迈克尔逊干涉传感器2将声压的变化转换为光信号的调制；光电转换单元3将光信号转换为电信号；数据采集模块4与信号处理模块5实现了电信号的采集，并对采集到的信号通过相关的解调运算解调出声波信号。
单色光源101发出的光输入到光隔离器102形成单向传输，然后通过3×3光纤耦合器201被分为能量相等、相位差为120°的三路光信号分别由3×3光纤耦合器第一输出端口、第二输出端口以及第三输出端口输出。
3×3光纤耦合器201第一输出端口和第二输出端口的光分别经过声学传感头202和菲涅尔反射端面203反射回3×3光纤耦合器，并发生相互干涉，形成迈克尔逊干涉结构。
第一输出端口和第二输出端口尾纤长度相等，为了降低偏振衰落和温度漂移的影响，提高系统的稳定性，需要减小第一输出端口和第二输出端口的尾纤长度，第一输出端口尾纤长度为安装声学传感头的最小长度，本实施例中第一输出端口和第二输出端口尾纤的长度约为20厘米。同时控制第三输出端口的尾纤长度大于第一输出端口和第二输出端口尾纤长度。使得第三输出端口与第一输出端口和第二输出端口之间具有较大的臂长差。另外，第三输出端口尾纤的端面不平整且光纤末端缠绕微环以消除反射，进一步降低反射光的影响。
图3为声学传感头202的结构示意图，声学传感头202包括从内到外依次嵌套单模光纤2021、内陶瓷插芯2022以及外陶瓷插芯2023，换能膜2024覆盖于外陶瓷插芯2023的断面，换能膜2024的材料为金，内插芯2022和外插芯2023的材料为陶瓷。由内插芯2022、外插芯2023以及换能膜2024构成空气腔，空气腔的腔长为L；内插芯2022和外插芯2023的直径分别为D1和D2，单模光纤2021斜端面的倾斜角度约为8°，以降低端面反射，避免与换能膜2024形成法布里珀罗干涉效应。
声学传感头202结构的腔长定义为单模光纤2021斜端面到换能膜2024之间的距离，由于腔内存在较大的散射损耗，为了使得迈克尔逊传感器201两干涉臂之间的光强接近以提高干涉条纹对比度，3×3光纤耦合器201的第二个输出端口采用反射率为4％左右的菲涅尔反射，同时需要精确的调整声学传感头202的腔长以获得最大的干涉条纹对比度。同时，为了实现参与干涉的两路信号之间的功率匹配，考虑到腔内的散射损耗，声学传感头202的腔长要控制在数百微米，可以通过观察传感结构的干涉光谱来调整腔长。
在本发明实施例中，金膜2024的直径为1.25mm～2.5mm、厚度为200nm～500nm，金膜通过电子束蒸发的方法制备并通过湿转移的方法转移到外陶瓷插芯2023表面。首先切割特定大小的硅片，将硅片表面清洗干净后旋涂一层光刻胶，光刻胶固化后采用电子束蒸发的方法在光刻胶表面蒸镀一层厚度为200nm或者500nm的金膜。在外陶瓷插芯的端面涂上一层环氧树脂胶水后将其粘贴在金膜上，环氧树脂胶水固化后将硅片浸泡在丙酮溶液中约30分钟，光刻胶被腐蚀的，金膜被转移到外陶瓷插芯端面。
为实现高灵敏度低频声波探测，同时提高传感头的稳定性和系统的信噪比，需要使用具有较大反射率的材料、减小传感头尺寸、降低薄膜厚度。通过电子束蒸发的能够制备厚度小于1微米且较为平整的薄膜，但是金膜厚度越薄、直径越大，则完成转移后薄膜的平整性越差，为保证薄膜具有较高的平整度，需要适当的减小薄膜直径。因此200nm厚的金膜采用较小的直径，500nm厚的金膜采用较大的直径。
在本发明实施例中，声学传感头具有很小的尺寸，为降低偏振衰落和温度漂移的影响，迈克尔逊声传感器的臂长较短，整个系统相比于传统的迈克尔逊型声波传感器具有结构稳定、信噪比大、灵敏度高等优点。
其中，光电转换单元3包括两个高速光电探头，高速光电探头的输入端用作光电转换单元的输入端。第一个高速光电探头301连接3×3光纤耦合器201的第一输入端口，第二个高速光电探头302连接3×3光纤耦合器201的第二输入端口。两路波长信号经过高速光电探头后由光信号转变为电信号，两路电信号可以分别表示为：和I1DC为第一干涉信号的直流分量，B1为第一干涉信号的条纹可见度，θ(t)为被测声音信号，为初始相位，I2DC为第二干涉信号的直流分量，B2为第二干涉信号的条纹可见度，为第一干涉信号与第二干涉信号的相位差，约为120°。
数据采集模块4的第一输入端连接光电转换单元3的第一输出端，第二输入端连接光电转换单元3的第二输出端，信号处理模块5的输入端与数据采集单元4的输出端连接。信号处理模块5将数据采集模块4采集到的信号进行相应的数学运算解调出声波信号。
本发明提供的光纤迈克尔逊传感器的解调装置，利用3×3光纤耦合器两相邻端口之间存在约为120°相位差的特征，由于在解调的过程中采用椭圆拟合消除光纤迈克尔逊传感器输出干涉信号的直流分量，具有运算速度快、运算结果精确等特点，对消除直流偏置后的干涉信号进行微分处理获得干涉信号的微分信号，然后对干涉信号的微分信号和干涉信号的交流分量进行交叉相乘的方法解调出声波信号，只要两路信号之间存在固定的相位差，且相位差不等于π的整数倍，即可实现相位信息的提取。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种迈克尔逊声传感器的解调方法，其特征在于，包括如下步骤：
对一个采样周期的第一干涉信号和第二干涉信号进行椭圆拟合处理获得两个干涉信号散点关系；并根据两个干涉信号的散点关系获得第一干涉信号的直流分量和第二干涉信号的直流分量；
根据第一干涉信号和第一干涉信号的直流分量获得第一干涉信号的交流分量；第二干涉信号和第二干涉信号的直流分量获得第二干涉信号的交流分量；
根据第一干涉信号的交流分量和第二干涉信号的交流分量进行微分交叉相乘处理提取被测信号的微分量；
对被测信号的微分量进行积分处理和高通滤波获得被测信号。
2.如权利要求1所述的的解调方法，其特征在于，椭圆方程为I1 2+a1I1I2+a2I2 2+a3I1+a4I2+a5＝0；
式中，I1为第一干涉信号，I2为第二干涉信号，ai表示为椭圆的相关系数，1≤i≤5。
3.如权利要求1或2所述的解调方法，其特征在于，根据公式获得第一干涉信号的直流分量；根据公式获得第二干涉信号的直流分量。
4.如权利要求1至3任一项所述的解调方法，其特征在于，根据公式获得中间解调信号；
式中，I1AC为第一干涉信号的交流分量，I2AC为第二干涉信号的直流分量。
5.一种基于权利要求1所述的解调方法的解调装置，其特征在于，包括：
直流获取单元(501)，其第一输入端用于与迈克逊声传感器(2)第二端口连接，其第二输入端用于与迈克逊声传感器(2)第三端口连接，对一个采样周期的第一干涉信号和第二干涉信号进行椭圆拟合处理获得两个干涉信号散点关系；并根据两个干涉信号的散点关系获得第一干涉信号的直流分量和第二干涉信号的直流分量；
交流获取单元(502)，其第一输入端用于与迈克逊声传感器(2)第二输出端口连接，其第二输入端用于与迈克逊声传感器(2)第三输出端连接，其第三输入端与直流获取单元(501)第一输出端口连接，其第四输入端与直流获取单元(501)第二输出端连接，用于根据第一干涉信号和第一干涉信号的直流分量输出第一干涉信号的交流分量；第二干涉信号和第二干涉信号的直流分量输出第二干涉信号的交流分量；
微分量提取单元(503)，其第一输入端与交流获取单元(502)第一输出端口连接，其第二输入端与交流获取单元(502)第二输出端连接，根据第一干涉信号的交流分量和第二干涉信号的交流分量进行微分交叉相乘处理提取被测信号的微分量；
积分单元(504)，其输入端与微分量提取获取单元(503)输出端口连接，用于对被测信号的微分量提取进行积分处理输出积分信号；
滤波单元(505)，其输入端与积分单元(504)输出端口连接，用于对积分信号进行高通滤波获得被测信号。
6.如权利要求5所述的解调装置，其特征在于，解调装置还包括迈克尔逊传感器(2)；
迈克尔逊传感器(2)包括光纤耦合器和声光传感头；
光纤耦合器的第一输入端、第二输入端以及第三输入端依次作为迈克尔逊传感器的第一端口、第二端口以及第三端口；
迈克尔逊传感器的第一端口用于连接单色光源，光纤耦合器的第一输出端与声学传感头连接，光纤耦合器的第二输出端的尾纤为平面进而形成菲涅尔反射面；
单色光由迈克逊传感器由光纤耦合器的第一输入端输入，经过分束后由第一输出端和第二输出端输出，第一输出端的光经由声学传感头反射后沿原路返回，声学传感头在被测声音信号激励下反射的反射光相位发生改变，第二输出端的光经由菲涅尔反射面反射后沿原路返回，第一输出端返回的光与第二输出端反射的光相互干涉形成干涉光，并经由光纤耦合器分束后由第二输出端和第二输出端输出。
7.如权利要求5或6所述的解调装置，其特征在于，光纤耦合器的第一输出端的尾纤长度和第二输出端的尾纤长度相等。
8.如权利要求5至7任一项所述的解调装置，其特征在于，光纤耦合器的第一输出端的尾纤长度为安装声学传感头最小允许长度。
9.如权利要求5至8任一项所述的解调装置，其特征在于，光纤耦合器的第三输出端尾纤长度远小于光纤耦合器的第一输出端尾纤长度，光纤耦合器的第三输出端尾纤的端面不平整且光纤末端缠绕微环。
10.如权利要求5至9任一项所述的解调装置，其特征在于，声学传感头包括换能膜和从内到外依次嵌套的单模光纤、内插芯以及外插芯，换能膜覆盖于外插芯端面，由内插芯、外插芯以及换能模形成声学腔；
激光经由单模光纤输入后经由换能膜反射，换能膜在被测声音信号激励下振动进而改变声学腔的腔长，改变经由换能膜反射激光的相位。
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