基于光纖干涉儀的光聲信號(hào)探測(cè)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(jìn)展突飛猛進(jìn)，基于光纖傳感原理，人們制成了多種類(lèi)型的光纖傳感器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量各種物理量，與以往電學(xué)傳感器比較，光纖傳感器優(yōu)勢(shì)明顯，如高靈敏度，抗腐蝕，抗干擾等。
　　當(dāng)激光照射到某物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)吸收光后，被照射部分溫度急劇升高導(dǎo)致形態(tài)改變，激發(fā)出超聲波即光聲信號(hào)，該現(xiàn)象被稱作光聲效應(yīng)。因?yàn)椴煌镔|(zhì)的材料、結(jié)構(gòu)等特性不同，受激勵(lì)所產(chǎn)生的的光聲信號(hào)也不同，可以通過(guò)探測(cè)物質(zhì)光聲信號(hào)來(lái)研究物質(zhì)的特

2、性，自從光聲效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，探測(cè)光聲信號(hào)的方法也不斷發(fā)展，其探測(cè)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(hào)在空氣中傳輸具有較大衰減，一般應(yīng)用超聲波換能器進(jìn)行光聲信號(hào)檢測(cè)時(shí)，需在壓電超聲波換能器與待測(cè)物質(zhì)間加入超聲耦合劑，這種探測(cè)方式依賴于對(duì)被測(cè)物質(zhì)的接觸，限制了該方法的實(shí)用性，隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的光學(xué)法探測(cè)被提出，特別是基于光纖傳感技術(shù)的探測(cè)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(hào)探測(cè)系統(tǒng)，就是一種光學(xué)探測(cè)方式，這種探測(cè)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(dǎo)致光纖干涉系統(tǒng)產(chǎn)生隨機(jī)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(jī)相位漂移問(wèn)題，我們采用直流相位跟蹤檢測(cè)方法。光纖干涉儀的輸出信號(hào)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(hào)中提取環(huán)境影響帶來(lái)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(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定干涉系統(tǒng)并

4、實(shí)現(xiàn)光聲信號(hào)探測(cè)。
　　根據(jù)直流相位跟蹤檢測(cè)技術(shù)原理，本人在實(shí)驗(yàn)室搭建了一套光聲信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了相位補(bǔ)償電路，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行了功能測(cè)試，對(duì)添加反饋電路系統(tǒng)前后的干涉輸出結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，經(jīng)測(cè)驗(yàn)，反饋系統(tǒng)可以抑制環(huán)境干擾。
　　然后，對(duì)系統(tǒng)的信號(hào)探測(cè)能力進(jìn)行了測(cè)試，分別探測(cè)了敲擊信號(hào)、不同頻率超聲波霧化片振動(dòng)信號(hào)，最后以鋁合金板材和鉛筆芯為探測(cè)樣品，用激光激勵(lì)產(chǎn)生光聲信號(hào)，應(yīng)用本系統(tǒng)和超聲波換能器探頭探測(cè)了同一樣品的