技术摘要：
本发明公开了一种PGC相位解调法中调制深度的提取与补偿方法。经滤波、放大、模数采样后的干涉信号分别与一阶、二阶和三阶谐波的参考信号相乘并进行低通滤波，获得三个谐波幅值信号，对其进行微分运算获得三个谐波微分信号，运用上述谐波幅值信号及谐波微分信号求出调制  全部
背景技术：
相位生成载波(PGC)解调技术因抗低频干扰、灵敏度高、动态范围大等优点，被广 泛应用于干涉型光纤传感器和正弦相位调制干涉仪。PGC解调技术主要包括微分交叉相乘 算法(PGC-DCM)和反正切算法(PGC-Arctan)。PGC-DCM法通过对正交分量进行微分交叉相乘 和积分等运算获得待测相位，这种方法的测量结果容易受到激光器光强、载波相位延迟、调 制深度波动的影响。PGC-Arctan法通过对正交分量进行除法以及反正切运算获得待测相 位，消除了激光器光强扰动对测量结果的影响，但仍然会受到载波相位延迟与调制深度波 动的影响。其中调制深度的波动会对测量结果造成较大的影响。对于PGC-Arctan算法，调制 深度应保持在理想值2.63rad，但在实际中，调制深度会随环境变化出现一定的漂移，现有 方法难以实现调制深度的实时补偿，当调制深度偏离理想值2.63时，将会出现非线性误差， 这限制了测相精度的提高。 所以，准确地提取出PGC相位解调算法中的调制深度值并补偿是提高正弦调制干 涉测量精度需要解决的关键技术问题，现有技术缺少了这样的方法。
技术实现要素：
为了克服现有技术中的不足，本发明公开了一种PGC相位解调法中调制深度的提 取与补偿方法，实时解决了PGC解调中调制深度波动对相位解调造成的影响，解决了PGC相 位解调技术中调制深度波动带来的非线性误差难以实时补偿的问题，在振动测量等相位正 弦变化的测量领域中效果显著，提高了相位测量精度，可广泛应用于干涉型光纤传感器、正 弦相位调制干涉技术领域。 本发明采用的技术方案包括以下步骤： 采样获得正弦相位调制干涉信号S(t)，表达式如下： 其中，A为正弦相位调制干涉信号的幅值，m为调制深度，J0(m)为零阶第一类贝塞 尔函数，J2n(m)和J2n-1(m)分别为偶数阶和奇数阶第一类贝塞尔函数，n表示阶数，ωc为正弦 相位调制干涉信号的角频率， 为t时刻的待测相位，t表示时间； 数字频率合成器产生的一阶参考信号(sinωct)、二阶参考信号(cos2ωct)、三阶 参考信号(sin3ωct)分别与正弦相位调制干涉信号S(t)相乘，并分别进行低通滤波，得到 4 CN 111609791 A 说　明　书 2/6 页 三个关于待测相位 的谐波幅值信号I1、I2、I3： 其中，LPF[ ]表示低通滤波运算，I1、I2、I3分别表示谐波幅值信号的一阶幅值分量、 二阶幅值分量、三阶幅值分量； 谐波幅值信号I1、I2、I3经过微分运算后分别得到谐波微分信号D1、D2、D3： 其中， 为正弦相位调制干涉仪中的待测相位 对时间t的偏微分，D1、D2、D3分别 表示谐波微分信号的一阶微分分量、二阶微分分量、三阶微分分量； 所述的待测相位为正弦相位调制干涉仪中待测对象进行位移引起的偏移相位。 利用谐波幅值信号I1、I2、I3以及谐波微分信号D1、D2、D3构建出调制深度的计算公 式如下： 其中，分子分母在一些小概率的特定情况下会出现同时为零情况，此时不进行计 算； 运用谐波幅值信号I1、I2、I3及计算得到的调制深度m运算得到新谐波幅值信号 (W1，W2)，公式分别如下： 其中，W1、W2分别表示新谐波幅值信号的正弦幅值分量和余弦幅值分量； 结合W1、W2的上述公式可知W1的幅值Am[J1(m) J3(m)]等于W2的幅值4J2(m)，即消除 了调制深度m的影响。 运用步骤4)求得的不受调制深度m影响的新谐波幅值信号(W1，W2)采用以下公式求 得待测相位 5 CN 111609791 A 说　明　书 3/6 页 以待测相位 作为准确的解调结果，至此实现对PGC解调中调制深度的提取与补 偿，完成本发明。 所述方法采用以下系统，第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器的输入端均连接数 字干涉信号S(t)，第一数字频率合成器、第二数字频率合成器、第三数字频率合成器的输出 端分别连接至第一乘法器、第二乘法器和第三乘法器的输入端；第一乘法器的输出端经第 一低通滤波器分别连接至第一微分运算器的输入端、第五乘法器的输入端和第二加法器的 输入端，第二乘法器的输出端经第二低通滤波器后分别连接至第二微分运算器的输入端、 第四乘法器的输入端和四倍乘法器的输入端，第三乘法器的输出端经第三低通滤波器后分 别连接至第三微分运算器的输入端、第六乘法器的输入端、第七乘法器的输入端和第二加 法器的输入端；第一微分运算器的输出端分别连接至第五乘法器的输入端和第七乘法器的 输入端，第二微分运算器和第三微分运算器的输出端分别连接至第四乘法器的输入端和第 六乘法器的输入端，第七乘法器的输出端经倍乘器后与第五乘法器和第六乘法器的输出端 一起均连接至第一加法器的输入端，第四乘法器的输出端经负十六倍乘法器后与第一加法 器的输出端一起连接至除法器的输入端，除法器的输出端依次经绝对值运算器和开方运算 器后与第二加法器的输出端一起连接至第八乘法器的输入端，四倍乘法器的输出端和第八 乘法器的输出端均一起连接至反正切运算器的输入端，反正切运算器的输出端输出解调结 果。 所述的正弦相位调制干涉信号来源于正弦相位调制干涉仪，为正弦相位调制干涉 仪的光电探测器探测获得的电信号。 与