光纤干涉弱磁传感相位补偿
摘 要：干涉型光纤传感器具有灵敏度高、体积小和抗电磁干扰等特点，但它易受环境影响发生随机相位漂移，导致信号衰落及探测灵敏度降低，因此必须解决相位漂移问题。由于相位载波法系统不稳定，该文在光纤低频弱磁传感器中使用了交流相位跟踪法（PTAC）进行相位补偿。并将实验结果与当前多被采用的直流相位跟踪法进行了对比，证明PTAC相位补偿具有更好的性能，PTAC的采用提高了传感器的稳定性和精确度。
关键词：光纤 磁场传感器 PTAC PTDC
中图分类号：TN253 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（a）-0040-02
干涉型光纤传感器具有灵敏度高、体积小和抗电磁干扰等特点，但它易受环境影响发生随机相位漂移，导致信号衰落及探测灵敏度降低，因此必须解决相位漂移问题。在实际应用中，已经提出了相位载波、光纤耦合器等被动零差解调技术以及利用压电陶瓷（PZT）作为反馈元件的主动零差技术、外差技术等方法。要想获得外界被测物理量，就需要将与之对应的相位信息从干涉仪的输出信号中解调出来，目前常用于干涉型光纤传感器的相位检测解调技术可以分为如下两类：零差检测和外差检测。零差检测包括主动零差检测和被动零差检测等。外差检测则包括普通外差检测，合成外差检测以及伪外差检测等。零差检测方法是一种利用解调电路直接将光纤干涉仪输出信号中所包含的与外界被测物理量相关的相位信息提取出来的方法。这种方法的优点主要包括：灵敏度较高，不容易产生谐波失真现象，具有良好的线性，体积较小以及功耗较低等；缺点则是需要用到一些特殊的器件，或者采取复杂的反馈控制电路。与零差检测方法不同，外差检测方法并不直接提取相位信息，而是利用与外界被测物理量有关的相位信息，对光纤干涉仪参考臂中产生的拍频信号进行调制之后，再使用解调电路解调出相位信号。与零差检测方法相比，尽管外差检测方法所能够解调的相位范围较大，也不需要使用复杂的反馈电路，但拍频信号的产生却在一定程度上增加了光路的复杂性，这是因为要产生拍频信号必须在干涉仪参考臂中使用移频器，另外外差检测方法在电路的实现上也有较高的复杂性。综上，由于相位载波法系统不稳定，该文在光纤低频弱磁传感器中使用了交流相位跟踪法（PTAC）进行相位补偿。并将实验结果与当前多被采用的直流相位跟踪法进行了对比，证明PTAC相位补偿具有更好的性能，PTAC的采用提高了传感器的稳定性和精确度。
1 传感器结构与原理
光纤...
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