光纤F-P腔干涉双路信号解包裹相位恢复

赵 忖,刘径舟

(1.东北石油大学秦皇岛校区,河北 秦皇岛 066004；2.大庆油田有限责任公司,黑龙江 大庆 163000)

1 引 言

光纤F-P(Fabry-Perot)干涉仪结构简单,体积小,抗干扰性好,复用能力强,当待测目标与其端面距离发生变化时,对导致该变化的物理量灵敏度极高。使用一套光纤F-P干涉仪测量双路正弦信号时,可基于主频阶次算法分别获取待测信号的频率和幅度[1]。为了全面恢复双路正弦信号,还需要获取其相位信息。由于F-P腔干涉信号呈三角函数特性,故需要对相位解包裹,以期恢复待测信号[2],对于双外腔反馈混合干涉信号,分段阈值跳变点检测算法解决了重建误差累积问题,且使得阈值确定更为灵活[3],但上述方法主要用于适度反馈。强反馈时,条纹缺失将导致跳变点缺失,可通过增加补偿丢失条纹的算法解决[4-5]。弱反馈时,则无法通过阈值确定得到跳变点。多次希尔伯特变换相位提取法给出了条纹之间的反向点求取方式[6],实现了弱反馈条件下信号重构。为此,在弱反馈环境中,对光纤F-P腔干涉双正弦信号进行多次解包络分离,基于多次希尔伯特变换解包裹相位,利用新的跳变点检测算法恢复待测信号,并进行误差分析。

2 光纤F-P腔干涉信号的相位特性

光纤F-P腔干涉测量微振动原理如图1所示。F-P内腔由两个镜面R1和R2构成,长度为LD。F-P外腔由R2与待测目标M构成,长度为L,随着待测目标正弦振动,其位移为ΔL。光波从R1镜发出,光电探测器PD接收F-P腔干涉信号。

图1 F-P腔干涉测量原理Fig.1 Principle of F-P cavity interferometry for micro-vibration measurement

设波源为: