中国科学院电工研究所;国网江苏省电力有限公司电力科学研究院张萌获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院电工研究所;国网江苏省电力有限公司电力科学研究院申请的专利一种直接计算相位调制深度的PGC-Atan解调方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119602877B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411797870.6,技术领域涉及:H04B10/548;该发明授权一种直接计算相位调制深度的PGC-Atan解调方法及系统是由张萌;李群;张国强;邱宗甲;郭少朋;汤贝贝;吴鹏;邵剑设计研发完成,并于2024-12-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种直接计算相位调制深度的PGC-Atan解调方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及一种直接计算相位调制深度的PGC‑Atan解调方法及系统,属于传感器相位解调技术领域,该方法基于激光调制引起的相位变化与干涉光强度之间的对应关系,通过监控不同激光调制参数下干涉信号的强度变化,直接计算出相位调制深度。解调系统采用内调制的方式对激光光源进行高频调制,利用同步AD采集消除伴生调幅的影响。得到的干涉信号分别与载波一倍频正弦、载波一倍频余弦、载波二倍频余弦信号混乘,经过低通滤波及信号处理得到一对包含待测信号相位的正交信号。对正交信号进行反正切运算及高通滤波,实现待测信号的准确解调。本发明进行了伴生调幅消除以及载波调制深度及相位差的直接计算与补偿,显著的提高了解调的准确度。
本发明授权一种直接计算相位调制深度的PGC-Atan解调方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种直接计算相位调制深度的PGC-Atan解调方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1,对激光光源进行内调制,使其携带高频载波信号;利用光纤耦合器将调制后的激光光源分为两路,一路进入传感器后,产生包含待测信号相位信息的干涉光信号Iit;考虑到内调制带来的激光输出功率变化即伴生调幅的影响,经过光电转换后,干涉信号表达式为: , 其中,为伴生调幅项,m为激光器调制深度,ω0为高频载波频率,A和B是与干涉光信号有关的常数项,C为高频载波的相位调制深度,假设高频载波的初相位为0,为载波调制产生的相位,φt为待测相位; 步骤S2,另一路调制后的光信号I0t经过光电转换后,其电信号V0t携带与激光电流调制深度m有关的信息,对以上两路信号进行AD采集以及信号相除运算,得到消除伴生调幅影响的干涉信号表达式: , 步骤S3,在未施加待测信号时,调节激光器的调制参数,使载波信号的调制深度逐渐增加,并观察干涉信号Vt的强度变化情况;当载波调制深度增加至一定程度时,电压强度会出现极值、,从干涉光谱的角度来说,这代表载波产生的相位调制已经达到甚至超过π;记录调节过程中电压的最大变化范围;为Vt的最大值,为Vt的最小值; 步骤S4,设置适当的高频载波调制参数,并观察干涉信号Vt的波形,将波形的峰峰值记作ΔVcurrent;ΔVcurrent的物理意义是载波调制深度为C时,入射光相位调制引起的干涉信号的电压变化,利用下列公式直接计算得到相位调制深度C: , 步骤S5,将干涉信号Vt与载波一倍频余弦信号相乘并进行低通滤波,得到包含待测相位正弦项的信号Pt;将干涉信号Vt与载波二倍频余弦信号相乘并进行低通滤波,得到包含待测相位余弦项的信号Qt;考虑到信号相乘时,干涉信号与载波倍频信号之间存在相位差θ,因此修正后的信号Pt、Qt分别为: , 其中,G和H分别为载波一倍频、二倍频信号的幅值,令G=H;J1C、J2C分别为关于C的第1阶、第2阶第一类贝塞尔函数值,当C值由步骤S4计算得到时,两者为常数项; 步骤S6,将干涉信号Vt与载波一倍频正弦信号相乘并进行低通滤波,得到包含相位差θ正弦项的信号Rt;利用信号Rt除以取反后的信号Pt,再经反正切运算得到相位差θ: , 步骤S7,结合步骤S5和步骤S6得到的两路正交信号Pt和Qt以及相位差θ,最终求解出待测相位φt: 。
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