一种法布里珀罗传感器的噪声抑制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种法布里珀罗传感器的噪声抑制系统及方法，包括，光源调制模块通过波形发生器和激光驱动器将光信号调制到高频后通过分光镜分成信号光束和参考光束，信号光束通过法布里珀罗传感器将低频加速度信号调制到高频后和参考光束同时进入参考PD降噪模块。通过参考PD降噪模块将信号光束中的噪声信号通过差分运算去除，保留调制信号和调制信号边带上的加速度信号。同时，由于降噪电路具有高通滤波器特性，因此不会对调制信号进行抑制。将噪声去除后的信号和波形发生器发出的调制信号输入解调模块进行解调，这可以将低频加速度信号从调制信号的边带上还原出来，最终实现参考PD降噪电路在低频领域应用的目标。考PD降噪电路在低频领域应用的目标。考PD降噪电路在低频领域应用的目标。

【技术实现步骤摘要】
D.Measurement of the Earth tides with a MEMS gravimeter.Nature,2016,531:614
‑7[0006]2.Hobbs P C D.Ultrasensitive laser measurements without tears.Appl Optics,1997,36:903
‑
20
[0007]3.Olsson R H,Keeler B E N,Czaplewski D A and Carr D W.Circuit techniques for reducing low frequency noise in optical MEMS position and inertial sensors.Ieee Int Symp Circ S,2007,2391

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种法布里珀罗传感器的噪声抑制系统及方法，通过光源调制将低频被测信号调制到高频区域，使被测信号不受参考PD降噪电路高通滤波器特性的影响，保证了调制后信号通过降噪电路后的完整性。
[0009]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0010]一种法布里珀罗传感器的噪声抑制系统，包括，
[0011]法布里珀罗传感器、光源调制模块、参考PD降噪模块以及信号解调模块和信号检测模块；
[0012]所述法布里珀罗传感器的输出端与参考PD降噪模块的接收端相连；所述光源调制模块具有两路输出端，其中一路的输出端与参考PD降噪模块的接收端相连，另外一路的输出端与法布里珀罗传感器的输入端相连，所述信号解调模块具有两路输入端，其中一路的输入端与参考PD降噪模块的输出端相连，另外一路的输入端与光源调制模块输出端相连；所述信号解调模块的输出端与信号检测模块相连。
[0013]优选的，法布里珀罗传感器包括法布里珀罗加速度传感器、法布里珀罗压力传感器和法布里珀罗温度传感器中的一种。
[0014]优选的，光源调制模块包括信号发生器、激光驱动器、垂直腔面发射激光器、准直镜以及分光镜；所述信号发生器的输出端连接激光驱动器的输入端，所述激光驱动器的输出端连接垂直腔面发射激光器的输入端，所述垂直腔面发射激光器的输出端依次连接准直镜和分光镜的输入端；所述分光镜具有两路输出端，其中一路输出端连接法布里珀罗传感器的输入端，另外一路的输出端与参考PD降噪模块的接收端相连。
[0015]优选的，参考PD降噪模块包括电流分割模块、光电转换模块、流压转换模块、积分模块；
[0016]所述电流分割模块由NPN晶体管A、NPN晶体管B、分压电阻；所述光电转换模块包括光电二极管A、光电二极管B和PNP晶体管；所述流压转换模块包括运算放大器B和放大电阻；所述积分模块包括运算放大器A、积分电容和积分电阻；
[0017]所述光电转换模块的光电二极管B的正极与PNP晶体管的发射极相连，所述PNP晶体管的基极与地相连，所述PNP晶体管的集电极与电流分割模块的NPN晶体管B的集电极的一端相连；所述PNP晶体管的集电极的另一端与所述流压转换模块的放大电阻和运算放大器B的反相输入端相连；
[0018]所述积分模块的积分电阻的一端与流压转换模块的运算放大器B的输出端和放大电阻相连，所述积分电阻的另一端与运算放大器A的反相输入端相连；所述运算放大器A的输出端通过积分电容与分压电阻的一端相连，所述分压电阻的另一端与所述电流分割模块
的NPN晶体管B的基极相连；所述NPN晶体管B的发射极通过光电转换模块的光电二极管A的负极与NPN晶体管A的发射极相连，所述NPN晶体管A的基极和集电极与地连接在一起。
[0019]优选的，光源调制模块的输出端与参考PD降噪模块中的光电二极管A的接收端相连，所述法布里珀罗传感器的输出端与参考PD降噪模块中的光电二极管B的接收端相连。
[0020]优选的，信号解调模块包括移相器、乘法器和低通滤波器；所述移相器的输出端与乘法器的输入端相连，所述乘法器的输出端与低通滤波器的输入端相连；所述信号解调模块的输入一端与参考PD降噪模块中运算放大器B的输出端相连，所述信号解调模块的另一输入端与光源调制模块中信号发生器的输出端相连。
[0021]优选的，信号检测模块包括数模转换器；所述信号解调模块的低通滤波器的输出端与信号检测模块的模数转换器相连。
[0022]优选的，信号解调模块的解调方式包括模拟解调、数字解调或正交数字解调中的一种。
[0023]一种法布里珀罗传感器的噪声抑制方法，包括，
[0024]S1，将光束的光强信号调制到高频后分为信号光束和参考光束；
[0025]S2，将法布里珀罗传感器中的低频被测信号通过S1中的信号光束调制到高频，得到携带低频被测信号的信号光束；
[0026]S3，将S2中携带低频被测信号的信号光束和S1中的参考光束中具有相同分量的噪声信号通过差分运算去除，保留调制信号边带上的被测信号；
[0027]S4，将S3中调制信号边带上的被测信号从调制信号中解调出来，从而记录解调出来的被测信号。
[0028]优选的，参考光束和信号光束的比值为2:1。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0030]本专利技术提供一种法布里珀罗传感器的噪声抑制系统及方法，通过光源调制将低频信号调制到高频区域，使信号不受参考PD降噪电路高通滤波器特性的影响，保证了调制后的信号通过降噪电路后的完整性。同时，本专利技术使用解调方案将信号从调制信号中解调，完美的复原初始低频信号，解决了传统参考PD降噪方案中低频信号降噪受抑制的问题，此外，本专利技术方案设计合理，系统结构简单，容易实现，能充分发挥参考PD降噪方案的优势。
附图说明
[0031]图1为本专利技术噪声抑制方法的流程示意图；
[0032]图2本专利技术噪声抑制系统的结构示意图；
[0033]图3实施例中噪声抑制系统及方法应用的流程示意图；
[0034]图中：1、法布里珀罗传感器；2、分光镜；3、准直镜；4、垂直腔面发射激光器；5、NPN晶体管A；6、激光驱动器；7、光电二极管A；8、信号发生器；9、NPN晶体管B；10、分压电阻；11、移相器；12、运算放大器A；13、积分电容；14、模数转换器；15、积分电阻；16、低通滤波器；17、乘法器；18、运算放大器B；19、放大电阻；20、PNP晶体管；21、光电二极管B。
具体实施方式
[0035]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而
不是限定。
[0036]本专利技术提供的一种法布里珀罗传感器的噪声抑制系统如图2所示，其包括法布里珀罗传感器、光源调制、参考PD降噪模块以及信号解调模块和信号检测模块；
[0037]所述法布里珀罗传感器的输出端与参考PD降噪模块的接收端相连；所述光源调制模块具有两路输出端，其中一路的输出端与参考PD降噪模块的接收端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种法布里珀罗传感器的噪声抑制系统，其特征在于，包括，法布里珀罗传感器(1)、光源调制模块、参考PD降噪模块以及信号解调模块和信号检测模块；所述法布里珀罗传感器(1)的输出端与参考PD降噪模块的接收端相连；所述光源调制模块具有两路输出端，其中一路的输出端与参考PD降噪模块的接收端相连，另外一路的输出端与法布里珀罗传感器(1)的输入端相连，所述信号解调模块具有两路输入端，其中一路的输入端与参考PD降噪模块的输出端相连，另外一路的输入端与光源调制模块输出端相连；所述信号解调模块的输出端与信号检测模块相连。2.根据权利要求1所述一种法布里珀罗传感器的噪声抑制系统，其特征在于，所述法布里珀罗传感器(1)包括法布里珀罗加速度传感器、法布里珀罗压力传感器和法布里珀罗温度传感器中的一种。3.根据权利要求1所述一种法布里珀罗传感器的噪声抑制系统，其特征在于，所述光源调制模块包括信号发生器(8)、激光驱动器(6)、垂直腔面发射激光器(4)、准直镜(3)以及分光镜(2)；所述信号发生器(8)的输出端连接激光驱动器(6)的输入端，所述激光驱动器(6)的输出端连接垂直腔面发射激光器(4)的输入端，所述垂直腔面发射激光器(4)的输出端依次连接准直镜(3)和分光镜(2)的输入端；所述分光镜(2)具有两路输出端，其中一路输出端连接法布里珀罗传感器(1)的输入端，另外一路的输出端与参考PD降噪模块的接收端相连。4.根据权利要求3所述一种法布里珀罗传感器的噪声抑制系统，其特征在于，所述参考PD降噪模块包括电流分割模块、光电转换模块、流压转换模块、积分模块；所述电流分割模块由NPN晶体管A(5)、NPN晶体管B(9)、分压电阻(10)；所述光电转换模块包括光电二极管A(7)、光电二极管B(21)和PNP晶体管(20)；所述流压转换模块包括运算放大器B(18)和放大电阻(19)；所述积分模块包括运算放大器A(12)、积分电容(13)和积分电阻(15)；所述光电转换模块的光电二极管B(21)的正极与PNP晶体管(20)的发射极相连，所述PNP晶体管(20)的基极与地相连，所述PNP晶体管(20)的集电极与电流分割模块的NPN晶体管B(9)的集电极的一端相连；所述PNP晶体管(20)的集电极的另一端与所述流压转换模块的放大电阻(19)和运算放大器B(18)的反相输入端相连；所述积分模块的积分电阻(15)的一端与流压转换模块的运算放大器B(18)的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦学勇，齐永宏，赵明辉，李博，蒋庄德，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：