基于光纖干涉儀的光聲信號探測系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著光纖通信的發(fā)展，光纖傳感技術(shù)的相關(guān)研究進展突飛猛進，基于光纖傳感原理，人們制成了多種類型的光纖傳感器，廣泛應用于測量各種物理量，與以往電學傳感器比較，光纖傳感器優(yōu)勢明顯，如高靈敏度，抗腐蝕，抗干擾等。
　　當激光照射到某物質(zhì)時，物質(zhì)吸收光后，被照射部分溫度急劇升高導致形態(tài)改變，激發(fā)出超聲波即光聲信號，該現(xiàn)象被稱作光聲效應。因為不同物質(zhì)的材料、結(jié)構(gòu)等特性不同，受激勵所產(chǎn)生的的光聲信號也不同，可以通過探測物質(zhì)光聲信號來研究物質(zhì)的特

2、性，自從光聲效應被發(fā)現(xiàn)以來，探測光聲信號的方法也不斷發(fā)展，其探測方式大致分為兩種，一種是超聲波換能器，如壓電超聲波換能器，由于光聲信號在空氣中傳輸具有較大衰減，一般應用超聲波換能器進行光聲信號檢測時，需在壓電超聲波換能器與待測物質(zhì)間加入超聲耦合劑，這種探測方式依賴于對被測物質(zhì)的接觸，限制了該方法的實用性，隨著光學技術(shù)的發(fā)展，越來越多的光學法探測被提出，特別是基于光纖傳感技術(shù)的探測方法逐漸被人們廣泛關(guān)注。
　　本文所提出的基于光纖M

3、ac h-Ze hnder干涉儀的光聲信號探測系統(tǒng)，就是一種光學探測方式，這種探測方法的關(guān)鍵就是要解決干涉系統(tǒng)的穩(wěn)定性，由于受外界環(huán)境影響，從而導致光纖干涉系統(tǒng)產(chǎn)生隨機相位漂移，最終使得輸出干涉結(jié)果出現(xiàn)衰落，為解決隨機相位漂移問題，我們采用直流相位跟蹤檢測方法。光纖干涉儀的輸出信號包含有直流分量和交流分量，我們利用低通濾波器從干涉信號中提取環(huán)境影響帶來的低頻交流分量，然后經(jīng)積分器輸出施加在相位調(diào)制器上進行反饋調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)穩(wěn)定干涉系統(tǒng)并

4、實現(xiàn)光聲信號探測。
　　根據(jù)直流相位跟蹤檢測技術(shù)原理，本人在實驗室搭建了一套光聲信號探測系統(tǒng)，設(shè)計了相位補償電路，在實驗室對每個模塊進行了功能測試，對添加反饋電路系統(tǒng)前后的干涉輸出結(jié)果進行了對比，經(jīng)測驗，反饋系統(tǒng)可以抑制環(huán)境干擾。
　　然后，對系統(tǒng)的信號探測能力進行了測試，分別探測了敲擊信號、不同頻率超聲波霧化片振動信號，最后以鋁合金板材和鉛筆芯為探測樣品，用激光激勵產(chǎn)生光聲信號，應用本系統(tǒng)和超聲波換能器探頭探測了同一樣品的