申请/专利权人：中国科学院电工研究所

申请日：2023-12-22

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN117740047A

主分类号：G01D5/353

分类号：G01D5/353

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.09#实质审查的生效;2024.03.22#公开

摘要：本发明涉及一种PGC‑Atan解调法中相位调制深度提取与校正及非线性影响因素消除方法及系统。光源调制模块产生高频载波被高频载波与待测信号调制后的干涉信号经处理变为电信号，并分别与载波一倍频正弦信号、载波一倍频余弦信号和载波二倍频余弦信号混乘。与载波一倍频信号混乘后的一对信号进行反正切运算提取载波相位延迟；与载波余弦信号混乘后的一对信号进行椭圆拟合。结合载波相位延迟与椭圆拟合参数提取相位调制深度，并反馈至光源调制模块进行闭环控制。结合与载波余弦信号混乘后的一对信号与椭圆拟合参数构建一对严格正交的信号，再进行反正切运算并经高通滤波准确求得待测信号。本发明解决了非线性失真问题，有利于提高相位解调精度。

主权项：1.一种PGC-Atan解调法中相位调制深度提取与校正及非线性影响因素消除方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤S1，光源调制模块将高频载波的相位调制深度设定在初始值并调制光源；光源调制模块输出的调制光再经外界待测信号调制得到干涉光信号It，并通过光电调理模块转换为电信号Vt，电信号Vt表示如下： 其中，m为光源调制下产生的电流调制深度，其值在[0，1范围内；ω0为载波频率；θ为相位延迟；mcosω0t+θ为电流调制深度引起的伴生调幅项；A与B为常数项，与干涉光信号光强有关；C为相位调制深度；为t时刻的待测相位；步骤S2，电信号Vt与载波一倍频正弦信号Gsinω0t进行乘法运算并经低通滤波得到信号Psint；同时，电信号Vt与载波一倍频余弦信号Gcosω0t进行乘法运算并经低通滤波得到信号Pt；同时，电信号Vt与载波二倍频余弦信号Hcos2ω0t进行乘法运算并经低通滤波得到信号Qt；三路信号Psint、Pt和Qt分别展开为： 其中，G与H分别为载波一倍频信号的幅值与载波二倍频信号的幅值，且G与H相等；J0C表示关于C的第0阶第一类贝塞尔函数值；J1C表示关于C的第1阶第一类贝塞尔函数值；J2C表示关于C的第2阶第一类贝塞尔函数值；J3C表示关于C的第3阶第一类贝塞尔函数值；步骤S3，运用信号Psint与信号Pt进行除法运算，再经反正切运算并求相反数得到相位延迟θ，计算公式如下： 步骤S4，运用椭圆拟合算法对信号Pt与信号Qt进行椭圆拟合，得到椭圆隐式方程P2t+EPtQt+FQ2t+LPt+MQt+N＝0的参数E、F和L；步骤S5，运用步骤S3所得的相位延迟θ和步骤S4所得的椭圆拟合参数F计算得到关于C的第一类贝塞尔函数比值，计算公式简化如下： 步骤S6，运用步骤S5所得比值反演计算求解相位调制深度C值，并输入至光源调制模块进行闭环反馈控制，使相位调制深度稳定在初始值范围内的任一设定值，至此，实现对PGC-Atan解调法中相位调制深度的提取与校正；步骤S7，运用Pt、Qt以及步骤S4所得的E、F和L参数构造一对包含待测信号且严格正交的信号，再进行反正切运算和高通滤波，提取待测相位计算公式如下： 其中，HPF[]表示对信号进行高通滤波；至此，完成PGC-Atan解调法的高精度解调。

全文数据：

权利要求：

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