偏振無(wú)關(guān)光纖Michelson干涉型微弱磁場(chǎng)傳感器信號(hào)處理.pdf

1、光纖微弱磁場(chǎng)傳感器具有靈敏度高、體積小、可以測(cè)量三軸向磁場(chǎng)分量等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國(guó)防、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)等各個(gè)領(lǐng)域。本文主要介紹了偏振無(wú)關(guān)光纖Michelson干涉型微弱磁場(chǎng)傳感器信號(hào)處理的方案：通過(guò)閉環(huán)控制工作點(diǎn)算法使干涉儀工作在正交工作點(diǎn)處，再利用相敏檢波算法提取傳感器輸出信號(hào)的基頻分量，以測(cè)量直流磁場(chǎng)的大小。敘述了該方案的原理、軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，本文主要內(nèi)容如下：
　　首先，研究了基于磁致伸縮效應(yīng)的光纖微弱磁場(chǎng)傳

2、感器傳感原理以及輸出信號(hào)的特征，分析得出在干涉儀處于正交工作點(diǎn)時(shí)，傳感器輸出信號(hào)的基頻分量與被測(cè)直流磁場(chǎng)成正比關(guān)系。研究了外界環(huán)境變化引起的干涉儀輸出信號(hào)衰落問(wèn)題，在比較幾種常見(jiàn)的解決方案后，選用靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制工作點(diǎn)算法來(lái)穩(wěn)定干涉儀的工作點(diǎn)。
　　其次，分析了系統(tǒng)各部分的噪聲，以提高系統(tǒng)信噪比為原則，設(shè)計(jì)了由信號(hào)通道、參考通道、相關(guān)解調(diào)器三部分組成的相敏檢波系統(tǒng)。信號(hào)通道由硬件實(shí)現(xiàn),包括光電探測(cè)前置放大電路及濾波電路

3、；參考通道及相關(guān)解調(diào)器部分則利用Labview軟件編程實(shí)現(xiàn)。另外，采用軟件平滑濾波等處理以減小白噪聲和高頻噪聲的影響，利用接地及屏蔽技術(shù)消除外界的電磁干擾，并對(duì)電路進(jìn)行合理布局布線，以獲得高信噪比的光纖微弱磁場(chǎng)傳感器系統(tǒng)。
　　最后，利用本文設(shè)計(jì)的信號(hào)處理方案對(duì)傳感器系統(tǒng)性能進(jìn)行驗(yàn)證，測(cè)試了傳感器的頻率響應(yīng)特性及在加載不同交流調(diào)制磁場(chǎng)時(shí)傳感器探測(cè)直流磁場(chǎng)的情況。實(shí)驗(yàn)證明，傳感器輸出信號(hào)穩(wěn)定性良好，不穩(wěn)定度低于1％，系統(tǒng)噪聲為3mV