CN117848481A - 一种pgc调制深度与相位的补偿方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及声学传感领域、电子系统设计领域，尤其涉及一种PGC调制深度与相位的补偿方法、装置及设备。该方法包括：由可调光源发出的光入射至光纤光栅传感器，目标源作用在光纤光栅传感器上，使入射光发生光波长偏移并输出反射光；反射光进入干涉仪，在干涉仪中通过将驱动电压加载在压电圆柱上振动生成载波信号，并将反射光的波长偏移转换为相位偏移，得到已调信号；计算得到载波信号的实际调制深度估计值；调整加载在压电圆柱上的驱动电压，使得载波信号的实际调制深度与调制深度期望值趋近，同时通过时序调节生成载波信号的相位，以此获得具有稳定调制深度并且消除了相位延迟的载波信号。
Description
技术领域
本发明涉及声学传感领域、电子系统设计领域，尤其涉及一种PGC调制深度与相位的补偿方法、装置及设备。
背景技术
光纤光栅声传感是通过检测声波入射到光纤光栅时引起的光波长偏移来实现对声信号的探测功能；相较于传统电子类、机械类的传感系统，光纤具有抗强电磁干扰、承受高温高湿等优点。
相位生成载波(Phase Generated Carrier，PGC)是光纤传感领域的一种信号检测技术；属于零差检测的一种，能够有效克服相位衰落现象并提升相位检测性能。
PGC解调过程中需要由光纤缠绕的压电圆柱产生载波信号，载波信号的幅值称为调制深度，解调信号幅值与调制深度相关，而由于产生载波信号的压电圆柱是由电压源驱动产生的，易受外界环境影响，因此不能保证调制深度的稳定；同时，由于系统中的时延存在，会导致压电圆柱产生的载波信号与FPGA解调过程中所使用的载波信号的倍频信号存在一定的相位差，因此增加了解调过程的复杂度。
为了在PGC调制解调系统中保证稳定的调制深度，并解决相位差问题，提出了基于FPGA的PGC调制深度与相位差的估计补偿方法，利用FPGA低时延、高稳定性的特点，实现更稳定的光纤光栅声传感的调制解调系统。
中国专利数据库中公布了“一种基于电光相位调制器的光纤传感与解调方法及装置”的中国发明申请(申请号CN202210853498.0；公开日2022年10月25日)，提出了一种基于电光相位调制器的光纤传感与解调方法及装置，所述装置包括单频激光器、电光相位调制器、信号发生器、传输光纤、传感干涉仪、光电探测器、信号采集及处理模块；发明利用电光相位调制器方便地实现高频PGC调制载波加载与解调，可有效增加系统解调带宽与动态范围。同时，该方法不需要在传感干涉仪上增加额外器件，可有效提升系统的可用性与环境适应性，且该发明不需要对光源进行调制，降低了对光源的性能要求，可有效降低成本。该发明专利提出了一种使用电光相位调制器实现载波信号加载的方式，但并未涉及解决PGC调制解调过程中的调制深度和相位漂移的方法描述。
中国专利数据库中公布了“一种PGC相位解调法中调制深度的提取与补偿方法”的中国发明专利(申请号CN202010397279.7；公告日2021年07月02日)；这篇专利提供了一种PGC相位解调法中调制深度的提取与补偿方法。经滤波、放大、模数采样后的干涉信号分别与一阶、二阶和三阶谐波的参考信号相乘并进行低通滤波，获得三个谐波幅值信号，对其进行微分运算获得三个谐波微分信号，运用上述谐波幅值信号及谐波微分信号求出调制深度；结合贝塞尔函数递推公式，通过上述谐波幅值信号与所求调制深度值构造不受调制深度影响的新谐波幅值信号，消除了调制深度的影响，最终通过反正切运算准确求得待测相位。该发明提出了一种PGC相位解调法中调制深度的提取与补偿方法，解决了PGC相位解调技术中调制深度波动带来的非线性误差难以实时补偿的问题，但调制深度估计中极点较多，且并未提出解决方法；同时，并未涉及采用FPGA进行实时解调与实时驱动压电圆柱产生载波信号，从而对调制深度和相位差进行补偿的方法描述。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种光纤光栅声学传感系统的PGC调制深度与相位的补偿方法，使用这种方法搭建光纤光栅声学传感器的调制解调电路系统，具有时延低、解调结果稳定、设计实现简单的优点；对调制深度的估计补偿以及对相位的矫正处理，能够有效抑制由外界环境带来的对载波信号的调制深度的漂移的影响，从而提高传感系统的谐波失真、信噪比。
第一方面，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
由可调光源发出的光入射至光纤光栅传感器，目标源作用在光纤光栅传感器上，使入射光发生光波长偏移并输出反射光，获得受到目标源影响而发生波长偏移的反射光。
反射光进入干涉仪，在干涉仪中通过将驱动电压加载在压电圆柱上振动生成载波信号，并将反射光的波长偏移转换为相位偏移，经光电转换和模数转换处理后，得到已调信号，已调信号具有载波信号的实际调制深度参数；
根据已调信号与载波信号，计算得到载波信号的实际调制深度估计值；
调整加载在压电圆柱上的驱动电压，使得载波信号的实际调制深度与调制深度期望值趋近，同时通过时序调节生成载波信号的相位，以此获得具有稳定调制深度并且消除了相位延迟的载波信号。
进一步地，载波信号的实际调制深度估计值可以通过以下方法获得：
将已调信号分别与载波信号的一倍频、三倍频和五倍频相乘并用贝塞尔函数展开，经过低通滤波，得到滤波后的三路信号S1、S2和S3；
将滤波后的三路信号通过公式计算，得到实际调制深度估计值
进一步地，调整加载在压电圆柱上的驱动电压，使得载波信号的实际调制深度与调制深度期望值趋近，具体包括：
调制深度期望值C0为2.63；将实际调制深度估计值与调制深度期望值C0进行比较：
如果则将生成载波信号的驱动电压相应增加较小的电压值V；
如果则将生成载波信号的驱动电压相应减少较小的电压值V；
如果则将生成载波信号的驱动电压保持不变。
进一步地，对已调信号与载波信号进行解调处理，得到目标源信号。
进一步地，解调处理具体包括：
将已调信号分别与载波信号的一倍频、二倍频相乘后，再分别经过低通滤波处理；
将滤波处理后的信号经过反正切算法与解缠绕算法计算，得到解调后的目标源信号。
第二方面，本发明提供了一种PGC调制深度与相位的补偿装置，包括：
可调光源，第一耦合器，光纤光栅传感器，可调光源、光纤光栅传感器分别与第一耦合器相连接，可调光源可通过第一耦合器将光入射到光纤光栅传感器；
第二耦合器，干涉仪，第三耦合器，干涉仪的输入端、输出端分别与第二耦合器、第三耦合器相连；
光电探测器，ADC(模拟-数字转换器，Analog-to-Digital Converter)，FPGA(可编程门阵列，Field Programmable Gate Array)，DAC(数字-模拟转换器，Digital-to-AnalogConverter)，光电探测器与第三耦合器相连，接收第三耦合器输出的干涉光信号，ADC输入端与光电探测器输出端相连，ADC输出端与FPGA输入端相连，FPGA的输出端与DAC的输入端相连，输出驱动信号，DAC的输出端与干涉仪的传感臂上信号控制装置相连，用来控制调节载波信号。
进一步地，还包括上位机，与FPGA的输出端相连，接收解调后的信号；
进一步地，干涉仪的传感臂上信号控制装置为光纤缠绕的压电圆柱，压电圆柱与DAC相连，接收DAC输出的驱动信号，控制调节载波信号；
进一步地，光纤光栅传感器为相移光纤光栅传感器(Phase-Shift Fiber BraggGrating,PS-FBG)；干涉仪为马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)。
进一步地，FPGA具体包括：
第一乘法器，第三乘法器，第四乘法器，分别负责将输入信号与载波信号的一倍频、三倍频和五倍频相乘并用贝塞尔函数展开；
第二乘法器，负责将输入信号与载波信号的二倍频相乘；
第一低通滤波器，第二低通滤波器，第三低通滤波器，第四低通滤波器，第一低通滤波器～第四低通滤波器的输入端分别与第一乘法器～第四乘法器的输出端相连；
反正切算法模块，第一低通滤波器、第二低通滤波器的输出端与反正切算法模块的输入端相连；
解缠绕算法模块，反正切算法模块的输出端与解缠绕算法模块的输入端相连；
C值估计模块，第一低通滤波模块～第四低通滤波模块的输出端与C值估计模块的输入端相连；
C0比较模块，C值估计模块的输出端与C0比较模块的输入端相连；
第五乘法器，C0比较模块的输出端与第五乘法器的输入端相连，负责对载波信号进行调制深度和相位补偿。
本发明的有益效果：本发明提出了一种PGC调制深度与相位的补偿方法、装置及设备，相较于其他光纤光栅声传感解调方式，PGC调制解调具有器件体积较小、受相位漂移影响不明显等优势；相较于传统的PGC调制解调方法，本系统具有实时性更高、电路实现简单、受调制深度影响更小、载波信号相位可控等优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种PGC调制深度与相位的补偿装置架构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于PGC-Arctan算法的调制解调系统结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种调制深度与贝塞尔函数的关系示意图；
图4为本发明实施例提供的一种PGC调制深度与相位的补偿方法流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种计算设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明提出了一种PGC调制深度与相位的补偿方法、装置及设备；相较于其他光纤光栅声传感解调方式，PGC调制解调具有器件体积较小、受相位漂移影响不明显等优势；相较于传统的PGC调制解调方法，使用本发明方法搭建的系统具有实时性更高、电路实现简单、受调制深度影响更小、载波信号相位可控等优点；利用FPGA低时延、高稳定性的特点，实现更稳定的光纤光栅声传感的调制解调系统。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
参阅图1，本实施例提供了一种PGC调制深度与相位的补偿装置架构，包括：
(1)可调光源101，第一耦合器102，光纤光栅传感器103；可调光源、光纤光栅传感器分别与第一耦合器相连接，可调光源通过第一耦合器将光射入光纤光栅传感器，目标声源作用在光纤光栅传感器上，使入射光发生光波长偏移，光纤光栅传感器将光反射，经过第一耦合器，输出反射光；
(2)第二耦合器104，干涉仪105，第三耦合器107；干涉仪的输入端、输出端分别与第二耦合器、第三耦合器相连；第一耦合器输出的反射光经过第二耦合器分为两路光分别进入干涉仪的传感臂和参考臂，再经过第三耦合器，输出干涉光信号；
(3)光电探测器108，ADC(模拟-数字转换器，Analog-to-Digital Converter)109，FPGA(可编程门阵列，Field Programmable Gate Array)110，DAC(数字-模拟转换器，Digital-to-Analog Converter)111；
(4)光电探测器与第三耦合器相连，接收第三耦合器输出的干涉光信号，并转换为模拟电信号输出；
(5)ADC输入端与光电探测器输出端相连，ADC输出端与FPGA输入端相连，ADC将光电探测器输出的模拟电信号转换为数字信号，并送入FPGA进行逻辑运算处理；
(6)FPGA的一个输出端与DAC的输入端相连，输出驱动信号，FPGA的另一个输出端与上位机相连，将输出的解调后的信号送入上位机进行后续信号处理；
(7)DAC的输出端与干涉仪的传感臂上信号控制装置相连，用来控制调节载波信号；
(8)一方面，FPGA接收ADC送入的已调信号，通过运算得到载波信号的实际调制深度估计值，并通过调整载波信号的幅值，使得载波信号的实际调制深度与调制深度期望值趋近；同时通过时序调节生成载波信号的相位，补偿因模数转换、数模转换和逻辑电路处理造成的相位延迟；将经过调制深度补偿和相位补偿后的信号通过DAC转换为模拟驱动信号加载在干涉仪的传感臂上信号控制装置，控制调节载波信号；调节后的载波信号在干涉仪中与输入的光信号进行调制处理并通过第三耦合器形成干涉光信号输入光电探测器进行下一轮信号处理，如此反复，持续保证调制深度的稳定且消除相位延迟；
(9)另一方面，FPGA接收ADC送入的已调信号，通过反正切算法将输入的信号解调，获得解调后的待测信号。
优选地，干涉仪的传感臂上信号控制装置可以是由光纤缠绕的压电圆柱106构成；DAC输出的经补偿处理后的驱动信号将对压电圆柱的振动进行微调从而调节光纤中的载波信号参数，将载波信号的实际调制深度稳定在期望值，同时消除相位延迟；
优选地，光纤光栅传感器为相移光纤光栅传感器(Phase-Shift FiberBraggGrating,PS-FBG)；干涉仪为马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)。
参阅图2，本实施例提供了一种基于PGC-Arctan算法的调制解调系统，其中包括：
(1)第一乘法器201，第三乘法器203，第四乘法器204，分别负责将由ADC输入的已调信号与载波信号的一倍频、三倍频和五倍频相乘并用贝塞尔函数展开；
(2)第二乘法器202，负责将由ADC输入的已调信号与载波信号的二倍频相乘；
(3)第一低通滤波器205，第二低通滤波器206，第三低通滤波器207，第四低通滤波器208，第一低通滤波器～第四低通滤波器的输入端分别与第一乘法器～第四乘法器的输出端相连；分别对由第一乘法器～第四乘法器运算后的信号进行滤波处理；
(4)反正切算法模块209，第一低通滤波器、第二低通滤波器的输出端与反正切算法模块的输入端相连；经过滤波后的两路信号在反正切算法模块中进行反正切运算；
(5)解缠绕算法模块210，反正切算法模块的输出端与解缠绕算法模块的输入端相连，解缠绕算法模块的输出端与上位机相连；将经过反正切算法运算的信号做解缠绕算法运算，得到解调后的信号并输出至上位机；
(6)C值估计模块211，第一低通滤波模块～第四低通滤波模块的输出端与C值估计模块的输入端相连，经过乘法器运算以及经过滤波后的信号在C值估计模块中运算得到载波信号的实际调制深度的估计值
(7)C0比较模块212，C值估计模块的输出端与C0比较模块的输入端相连，在该模块中，将实际调制深度的估计值与调制深度期望值C0进行比较运算，并针对不同结果，采取对应的信号补偿操作；
(8)第五乘法器213，C0比较模块的输出端与第五乘法器的输入端相连，第五乘法器的输出端与DAC的输入端相连；第五乘法器负责依照C0比较模块的输出对输出信号进行调制深度和相位补偿，形成补偿后的信号，补偿后的信号通过DAC转换为模拟驱动信号加载在压电圆柱上，从而控制载波信号的生成，以获得具有稳定调制深度并且消除了相位延迟的载波信号。
对应于上述装置和算法实施例，本实施例提供了一种PGC调制深度与相位的补偿方法的流程示例，参阅图4，包含以下步骤：
S401：由可调光源发出的光入射至光纤光栅传感器，目标源作用在所述光纤光栅传感器上，使入射光发生光波长偏移并输出反射光，获得受到目标源影响而发生波长偏移的反射光。
在本实施例中，目标源为声源。
S402：所述反射光进入干涉仪，在干涉仪中通过将驱动电压加载在压电圆柱上振动生成载波信号，并将所述反射光的波长偏移转换为相位偏移，经光电转换和模数转换处理后，得到已调信号，所述已调信号具有所述载波信号的实际调制深度参数。
在本实施例中，干涉仪采用马赫-曾德尔干涉仪，干涉仪的传感臂上信号控制装置可以是由光纤缠绕的压电圆柱构成；通过将补偿处理后的驱动信号加载到压电圆柱上，对压电圆柱的振动进行微调从而调节光纤中的载波信号参数，以此将载波信号的实际调制深度稳定在期望值，同时消除相位延迟。
所述反射光经过第二耦合器输入至干涉仪，分为两路，其中一路经过干涉仪传感臂的调制将光波长偏移转换为相位偏移，与另一路参考臂中的光通过第三耦合器形成干涉光，将干涉光经光电探测器的光电处理后转换为模拟电信号，再经过ADC的模数转换处理后，获得已调信号；所述干涉仪输出的干涉光信号I的表达式为：
其中，I为所述光信号的光强，ωc为载波的圆频率，C表示调制深度，为待测目标源信号。
S403：根据所述已调信号与所述载波信号，计算得到所述载波信号的实际调制深度估计值
将所述已调信号在FPGA中通过乘法器分别与载波信号的一倍频、三倍频和五倍频相乘并用贝塞尔函数展开，经过低通滤波，得到滤波后的三路信号，表达式分别为：
其中，J(C)表示在调制深度为C时的贝塞尔函数值，其下标为贝塞尔函数的阶数；
进而通过以下公式，计算出所述载波信号的实际调制深度估计值
S404：调整加载在所述压电圆柱上的驱动电压，使得载波信号的实际调制深度与调制深度期望值趋近，同时通过时序调节生成载波信号的相位，以此获得具有稳定调制深度并且消除了相位延迟的载波信号。
在进行PGC-Arctan反正切信号解调运算时，会用到被调制到载波一倍频与载波二倍频上的一对信号，并对其用贝塞尔函数展开经低通滤波后求反正切，得到的结果中关键参数会影响解调结果，其中，Jn(C)表示在调制深度为C时的贝塞尔函数值，其下标为贝塞尔函数的阶数。
因此，调制深度C取值的原则是：C的取值尽可能小且使得J1(C)与J2(C)的比值等于1，此时调制深度对解调信号的幅度不产生影响；参照图3，其中J1(C)函数曲线由301标出，J2(C)函数曲线由302标出，曲线由303标出，坐标系的横轴取值为调制深度C；可知，使得J1(C)与J2(C)的比值等于1的C的最小取值为2.63，即为调制深度期望值C0，应将载波信号的实际调制深度稳定在2.63。
在本实施例中，将实际调制深度估计值与调制深度期望值C0进行比较：
(1)如果则将生成载波信号的驱动电压相应增加较小的电压值V；
(2)如果则将生成载波信号的驱动电压相应减少较小的电压值V；
(3)如果则将生成载波信号的驱动电压保持不变；
同时通过时序调节生成载波信号的相位，补偿因模数转换、数模转换和逻辑电路处理造成的载波信号的相位延迟；
在FPGA中经过调制深度补偿和相位补偿后的信号通过DAC转换为模拟驱动信号加载在干涉仪的传感臂上由光纤缠绕的压电圆柱上，对压电圆柱的振动进行微调从而实时调节光纤中的载波信号参数，如此持续地调节，从而将载波信号的调制深度稳定在期望值，同时消除相位延迟。
S405：对所述已调信号与所述载波信号进行解调处理，得到所述目标源信号。
将所述已调信号在FPGA中通过乘法器分别与所述载波信号的一倍频、二倍频相乘后，再分别经过低通滤波器进行滤波；
将滤波后的信号经过反正切算法与解缠绕算法计算，得到解调后的待测信号；解调后的信号输出至上位机进行存储或其他后续信号处理。
在本发明的另一个示例实施例中，提供了一种典型的系统实现方式，系统架构如图1所示：
(1)频率为500Hz的待测正弦声波入射到光纤光栅传感器时导致入射光波长1550nm产生偏移；
(2)经过马赫-曾德尔干涉仪的传感臂上光纤缠绕的以10kHz振动的压电圆柱，产生10kHz的正弦载波信号；
(3)干涉仪中的两路光通过耦合器干涉后再通过光电探测器将光信号转换为模拟电信号，模拟电信号经过ADC采样后成为数字信号，输入FPGA分别进行调制深度和相位补偿计算以及解调算法计算；
(4)FPGA调制算法通过对输入信号进行调制深度补偿计算，以及通过时序调节，得到调制深度和相位补偿后的驱动信号，通过DAC加载到压电圆柱；补偿后的驱动信号将对压电圆柱的振动进行微调以将载波信号的调制深度C稳定在2.63；如此循环往复，持续保证载波信号调制深度的稳定并且消除相位延迟；
(5)同时，FPGA解调算法首先利用乘法器将输入信号与载波信号的一倍频、二倍频信号相乘，然后经过2kHz的低通滤波器进行滤波，滤波后的信号经过反正切算法与解缠绕算法得到解调后的待测声传感信号，此信号可由高速串行传输接口传输至上位机进行存储或其他后续信号处理。
本发明实施例提供的方法和装置，采用FPGA进行实时解调与实时驱动压电圆柱产生载波信号，利用FPGA低时延、高稳定性的特点，实现更稳定的光纤光栅声传感的调制解调系统，通过对载波信号的实时调节，能够持续保证调制深度的稳定；相较于其他光纤光栅声传感解调方式，PGC调制解调具有器件体积较小、受相位漂移影响不明显等优势；相较于传统的PGC调制解调方法，本系统具有实时性更高、电路实现简单、受调制深度影响更小、载波信号相位可控等优点。
参阅图5，本发明实施例提供了一种计算设备500，包括处理器510和存储器520。其中，存储器520用于存储计算机指令。处理器510用于执行存储器520存储的计算机指令，使得计算设备500可以执行上文图4所示方法实施例。
可以理解的是，本申请实施例中的处理器可以是中央处理单元(centralprocessing unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件，硬件部件或者其任意组合。通用处理器可以是微处理器，也可以是任何常规的处理器。
本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，包括计算机软件指令，计算机软件指令包括用于实现图4所示方法的程序。该计算机可读存储介质可以是能够存储数据的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质的数据存储设备。该可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘)等
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，包括用于实现图4所示方法的程序。该计算机程序产品为能够运行在处理器上或被储存在任何可用介质中的软件或程序产品。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种PGC调制深度与相位的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
由可调光源发出的光入射至光纤光栅传感器，目标源作用在所述光纤光栅传感器上，使入射光发生光波长偏移并输出反射光，获得受到目标源影响而发生波长偏移的反射光；
所述反射光进入干涉仪，在干涉仪中通过将驱动电压加载在压电圆柱上振动生成载波信号，并将所述反射光的波长偏移转换为相位偏移，经光电转换和模数转换处理后，得到已调信号，所述已调信号具有所述载波信号的实际调制深度参数；
根据所述已调信号与所述载波信号，计算得到所述载波信号的实际调制深度估计值；
调整加载在所述压电圆柱上的驱动电压，使得载波信号的实际调制深度与调制深度期望值趋近，同时通过时序调节生成载波信号的相位，以此获得具有稳定调制深度并且消除了相位延迟的载波信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算得到载波信号的实际调制深度估计值，具体包括：
将所述已调信号分别与所述载波信号的一倍频、三倍频和五倍频相乘并用贝塞尔函数展开，经过低通滤波，得到滤波后的三路信号S1、S2和S3；
将所述滤波后的三路信号通过公式计算，得到所述实际调制深度估计值
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整加载在压电圆柱上的驱动电压，使得载波信号的实际调制深度与调制深度期望值趋近，具体包括：
所述调制深度期望值C0为2.63；将所述实际调制深度估计值与所述调制深度期望值C0进行比较：
如果则将生成载波信号的驱动电压相应增加较小的电压值V；
如果则将生成载波信号的驱动电压相应减少较小的电压值V；
如果则将生成载波信号的驱动电压保持不变。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述已调信号与所述载波信号进行解调处理，得到所述目标源信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述解调处理具体包括：
将所述已调信号分别与所述载波信号的一倍频、二倍频相乘后，再分别经过低通滤波处理；
将滤波处理后的信号经过反正切算法与解缠绕算法计算，得到解调后的所述目标源信号。
6.一种PGC调制深度与相位的补偿装置，其特征在于，包括：
可调光源(101)，第一耦合器(102)，光纤光栅传感器(103)，所述可调光源、所述光纤光栅传感器分别与所述第一耦合器相连接，所述可调光源可通过所述第一耦合器将光入射到所述光纤光栅传感器；
第二耦合器(104)，干涉仪(105)，第三耦合器(107)，所述干涉仪的输入端、输出端分别与所述第二耦合器、所述第三耦合器相连；
光电探测器(108)，ADC(109)，FPGA(110)，DAC(111)，所述光电探测器与所述第三耦合器相连，接收所述第三耦合器输出的干涉光信号，所述ADC输入端与所述光电探测器输出端相连，所述ADC输出端与所述FPGA输入端相连，所述FPGA的输出端与所述DAC的输入端相连，输出驱动信号，所述DAC的输出端与所述干涉仪的传感臂上信号控制装置相连，用来控制调节载波信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
上位机(112)，与所述FPGA的输出端相连，接收解调后的信号；
所述干涉仪的传感臂上信号控制装置为光纤缠绕的压电圆柱(106)，所述压电圆柱与所述DAC相连，接收所述DAC输出的驱动信号，控制调节载波信号；所述光纤光栅传感器为相移光纤光栅传感器；所述干涉仪为马赫-曾德尔干涉仪。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述FPGA具体包括：
第一乘法器(201)，第三乘法器(203)，第四乘法器(204)，分别负责将输入信号与载波信号的一倍频、三倍频和五倍频相乘并用贝塞尔函数展开；
第二乘法器(202)，负责将输入信号与载波信号的二倍频相乘；
第一低通滤波器(205)，第二低通滤波器(206)，第三低通滤波器(207)，第四低通滤波器(208)，所述第一低通滤波器～第四低通滤波器的输入端分别与所述第一乘法器～第四乘法器的输出端相连；
反正切算法模块(209)，所述第一低通滤波器、第二低通滤波器的输出端与所述反正切算法模块的输入端相连；
解缠绕算法模块(210)，所述反正切算法模块的输出端与所述解缠绕算法模块的输入端相连；
C值估计模块(211)，所述第一低通滤波模块～第四低通滤波模块的输出端与所述C值估计模块的输入端相连；
C0比较模块(212)，所述C值估计模块的输出端与所述C0比较模块的输入端相连；
第五乘法器(213)，所述C0比较模块的输出端与所述第五乘法器的输入端相连，负责对载波信号进行调制深度和相位补偿。
9.一种计算设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以执行权利要求1-5中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机程序指令，当所述计算机程序指令由计算设备执行时，所述计算设备执行如权利要求1-5中任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410113324.XA CN117848481A (zh) | 2024-01-26 | 2024-01-26 | 一种pgc调制深度与相位的补偿方法、装置及设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410113324.XA CN117848481A (zh) | 2024-01-26 | 2024-01-26 | 一种pgc调制深度与相位的补偿方法、装置及设备 |
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| CN117848481A true CN117848481A (zh) | 2024-04-09 |
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Family Applications (1)
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| CN202410113324.XA Pending CN117848481A (zh) | 2024-01-26 | 2024-01-26 | 一种pgc调制深度与相位的补偿方法、装置及设备 |
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