极低频光纤传感器的Arctangent PGC解调算法：无漂移高精度探测

本文主要探讨了一种创新的光纤传感器技术，用于精确探测微弱的极低频信号。研究者针对干涉式光纤传感器中的相位生成载波（Phase Generation Carrier，PGC）解调方法，重点分析了两种常用的相位抽取算法——微分交叉相乘（DCM）和反正切（Arctangent）在极低频信号解调中的性能。 DCM算法在PGC解调极低频信号时，结果显示存在明显的直流漂移现象，这意味着解调结果可能受到持续的静态误差影响，降低了信号的准确性和稳定性。相比之下，Arctangent算法在理论上被证实能有效避免这种漂移问题，其解调结果更为稳定，能够准确地提取极低频信号，从而提高了系统的信噪比和动态范围。 作者通过搭建基于光纤干涉仪的极低频光纤传感系统，进行了这两种算法的实际对比实验。实验结果进一步证实了Arctangent算法的优势，它不仅能有效地抑制直流漂移，而且在实际应用中表现出极高的灵敏度，最低可探测信号频率可达0.01 Hz，最小可探测信号强度为4×10^-4 rad/Hz，动态范围达到了惊人的110 dB @ 1 Hz，线性相关系数高达99.99%。 因此，Arctangent式PGC算法在极低频光纤传感领域具有显著的优势，被成功应用于构建高性能的光纤传感器系统，这对于许多需要高精度低频信号测量的应用，如地震监测、海洋工程、生物医学等领域都具有重要的实践价值。这种技术的发展将进一步推动光纤传感技术在复杂环境下的应用和拓展。