混合干涉型分布式光纤传感器PGC信号解调设计与实验分析

朱俊, 王强, 谷小红, 杨其华

朱俊, 王强, 谷小红, 杨其华. 混合干涉型分布式光纤传感器PGC信号解调设计与实验分析[J]. 应用光学, 2015, 36(4): 660-665. DOI: 10.5768/JAO201536.0408002
引用本文: 朱俊, 王强, 谷小红, 杨其华. 混合干涉型分布式光纤传感器PGC信号解调设计与实验分析[J]. 应用光学, 2015, 36(4): 660-665. DOI: 10.5768/JAO201536.0408002
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Zhu Jun, Wang Qiang, Gu Xiao-hong, Yang Qi-hua. Mixed interferometric distributed fiber optic sensor PGC demodulation module design and experimental data analysis[J]. Journal of Applied Optics, 2015, 36(4): 660-665. DOI: 10.5768/JAO201536.0408002
Citation: Zhu Jun, Wang Qiang, Gu Xiao-hong, Yang Qi-hua. Mixed interferometric distributed fiber optic sensor PGC demodulation module design and experimental data analysis[J]. Journal of Applied Optics, 2015, 36(4): 660-665. DOI: 10.5768/JAO201536.0408002
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混合干涉型分布式光纤传感器PGC信号解调设计与实验分析

  • 1.

    中国计量学院 机电工程学院,浙江 杭州 310018;

  • 2.

    中国计量学院 质量与安全工程学院,浙江 杭州 310018

基金项目: 

国家自然科学基金（51374188）;浙江省自然科学基金项目（LR13E040001);质检公益性行业科研专项（201310152）

详细信息
    作者简介:

    朱俊（1992-），男，江苏盐城人，硕士研究生，主要从事检测技术方面的研究工作。 Email：642213271@qq.com

    通讯作者:

    者：王强（1976-），男，湖北应城人，博士，教授，主要从事结构健康监测技术方面的研究工作。 Email：qiangwang@cjlu.edu.cn

  • 中图分类号: X931

Mixed interferometric distributed fiber optic sensor PGC demodulation module design and experimental data analysis

  • 1.

    College of Mechanical and Electrical Engineering,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China;

  • 2.

    College of Quality and Safety Engineering,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China

Funds: 

国家自然科学基金（51374188）;浙江省自然科学基金项目（LR13E040001);质检公益性行业科研专项（201310152）

摘要

    摘要
  • 摘要: 对一种基于马赫-曾德尔和萨格纳克混合干涉仪原理的分布式光纤泄漏检测系统调制解调技术进行研究，对PGC解调技术进行理论分析。针对所选泄漏分布式光纤传感特点设计了PGC解调硬件电路，并对PGC解调电路进行了测试。实验中待测信号为0~50 kHz，载波频率为300 kHz，截止频率为50 kHz, 移相后与待测信号的相关系数达到0.95，谐波失真小于3%，泄漏源位置为7.865 km,泄漏检测定位系统绝对定位误差为235 m，相对定位误差为2.35%。本解调定位系统具有稳定性和抗干扰性。
    Abstract: The demodulation technology based on the Mach-Zehnder and Sagna mixed interferometer distributed optical fiber leak detection system was studied.The theory of phase generated carrier (PGC) demodulation technology was researched and analyzed. According to the characteristics of the selected leak distributed optical fiber sensor, we designed and tested the hardware circuit of PGC demodulation. The experiment signals to be measured are 0~50 kHz, the carrier frequency is 300 kHz and the cut-off frequency is 50 kHz. After phase shifting the correlation coefficient of signals to be measured is 0.95 and the harmonic distortion is less than 3%, the absolute positioning error of demodulation positioning system at the leak location of 7.865km is 235m, the relative positioning error is 2.35%.This demodulation positioning system has stability and anti-interference performance.
    • HTML全文
    • 参考文献(1)
  • [1]Hu Zhengsong, Yang Qihua, Qiao Bo. The design of interference distributed fiber-optic underwater long gas pipeline leakage detection system[J]. Laser﹠Optoelectronics Progress, 2012, 49(7): 69-73.
    胡正松, 杨其华, 乔波. 干涉型分布式光纤水下长输气管道泄漏检测系统设计[J]. 激光与光电子学进展, 2012, 49(7): 69-73.
    [2]Huang Shihchu,  Lin Wuuwen,  Tsai Mengtsan.  Fiber optic inline distributed sensor for detection and localization of the pipeline leaks[J]. Sensors and Actuators A: Physical, 2007, 135(2): 570-579.
    [3]Li Yang, Su Xiaoxing, Liu Yan, et al. The research of demodulation scheme based on the baseband mixing phase generated carrier[J]. Optoelectronics﹠Laser, 2012, 31 (5): 933-938.
    李阳, 苏晓星, 刘艳, 等. 基于基频混频的相位生成载波调制解调方法研究[J]. 光电子·激光, 2012, 31(5): 933-938.
    [4]Chen Yu, Lin Jing, Meng Qiang. The digital demodulation scheme is based on 3 × 3 coupler fiber optic hydrophone[J]. Journal of Instruments and Meters, 2008, 29 (4): 755-759.
    陈宇, 林京, 孟强. 基于3×3耦合器光纤水听器的数字化解调方案[J]. 仪器仪表学报, 2008, 29(4): 755-759. 
    [5]Xu Wei, Wang Jinhai, Chen Caihe, et al. Design of demodulation system of interferometric sensor based on Labview[J]. Semiconductor Photonics and Technology, 2008, 14(2): 115-120.
    [6]Zhang Ailing, Wang Yan, Gong Mingju. The analysis and improvement of demodulation scheme based on the phase generated carrier[J]. Journal of Photons, 2014, 43 (2):92-97.
    张爱玲, 王燕, 宫铭举, 等。基于基频混频的相位生成载波解调方法研究与改进[J].光子学报, 2014,
    43(2)：92-97.
    [7]Bo Linhou, Liao Yanbiao, Zhang Min, et al. The improvement and research interferometric fiber optic sensor phase generated carrier demodulation method[J]. Journal of Photons, 2005, 34(9):1324-1327.
    柏林厚, 廖延彪, 张敏, 等. 干涉型光纤传感器相位生成载波解调方法改进与研究[J]. 光子学报, 2005, 34(9):1324-1327.
    [8]Wu Bin, Cai Dongsheng, He Cunfu, et al. The research of PGC demodulation circuit based on Sagnac interferometer[J]. Journal of Beijing University of Technology, 2008, 34(10): 1015-1020.
    吴斌, 蔡栋生, 何存富, 等. 用于Sagnac干涉仪的PGC解调电路研制[J]. 北京工业大学学报, 2008, 34(10):1015-1020.
    [9]Wang Liwei, Liu Yang, Zhang Min, et al. The improvement and research Interferometric fiber optic sensor technology and phase generated carrier[J]. Journal of Photons, 2009, 38 (4): 766-769.
    王利威, 刘阳, 张敏, 等. 干涉型光纤传感器相位生成载波技术研究与改进[J].光子学报, 2009, 38(4): 766769.
    [10]Ma Lin, Liu Yan, Li Yang, et al. The analysis of carrier frequency drift on the result of phase generated carrier demodulation[J]. Journal of Photons, 2013, 42(1): 34-37.
    马林, 刘艳, 李阳, 等. 载波频率漂移对相位生成载波解调结果的影响分析[J]. 光子学报, 2013, 42(1):34-37.
    [11]Zhang Renjie,Yang Qihua, Wang Qiang.The research of hybrid interferometric distributed optical fiber pipeline leak detection and location method[J]. Journal of China University of Metrology, 2013, 24(2): 114-118.
    章仁杰, 杨其华, 王强, 等. 混合干涉型分布式光纤天然气管道泄漏检测及定位方法研究[J]. 中国计量学报, 2013, 24(2): 114118.
    [12]Huang Yue, Wang Qiang, Han Linjuan, et al. Support vector machine based distributed optical fiber leakage detection system and experimental analysis[J]. Journal of Applied Optics, 2015, 36(3):166-171.
    黄悦, 王强, 韩玲娟, 等. 基于支持向量机的分布式光纤泄漏检测定位系统及实验分析[J]. 应用光学, 2015, 36(3):166-171.
    [13]Zhang Renjie. The design of fiber-optic sensor natural gas pipeline leakage detection device based on PGC demodulation[D]. Hangzhou：China Jiliang University, 2014.
    章仁杰. 基于PGC解调的光纤传感器天然气管道泄漏检测装置设计[D]. 杭州：中国计量学院, 2014.
    [14]Peng Gang. The design of analog filter[M]. Beijing：Science Press, 2014.
    彭刚. 模拟滤波器设计[M]. 北京：科学出版社，2014.
     
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    1. 王宇，孙德龙，杨佳沛，梁斌，白清，刘昕，靳宝全. 基于多频相位生成载波的光纤振动传感技术研究. 传感技术学报. 2023(03): 367-372 . 百度学术
    2. 冉艳丽，倪晶利，傅润秋，刘德明. 一种基于光纤激光水听器的PGC改进解调算法. 应用光学. 2020(02): 421-427 . 本站查看
    3. 张燕，曹婷，郭新峰. 干涉型光纤传感器灵敏度和精度仿真优化及性能测试. 激光杂志. 2019(08): 29-33 . 百度学术
    4. 郝其龙，邵士勇，李树旺，梅海平，饶瑞中. 干涉型光纤传感的相位载波调制解调算法. 大气与环境光学学报. 2018(03): 161-169 . 百度学术
    5. 朱俊，王强，翟永军，沈海滨，谷小红. 基于PGC光纤传感器的全数字化解调设计与分析. 传感器与微系统. 2017(07): 116-119 . 百度学术
    6. 孙海艳，陈伟，凤祥云. 智能光纤传感器系统设计与实现. 激光杂志. 2017(03): 24-27 . 百度学术

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