0 引言

　　目前，光纤干涉传感器因其灵敏度高、线性度好和响应频段宽等优点，在水声检测、建筑健康检测、地质勘查和军事装备等领域具有良好的应用前景[1-2]。在多种干涉型光纤传感器的解调技术中，相位生成载波（PGC）解调技术凭借其高分辨率、大动态范围和高线性度等优点，成为了目前应用最广泛的信号调制解调技术[3]。

　　光纤干涉测量技术能够将外界干扰转化为光的相位变化。为获取干涉信号的相位变化，该技术通常将高频信号调制于干涉仪的参考臂，使得外界信号被加载到高频信号的边带上，消除了低频噪声对待测信号的影响。解调算法通过检测干涉信号中的谐波分量，从而正交恢复外界待测信号响应。传统的PGC解调算法分为PGC交叉相乘（PGC-DCM）解调算法和PGC反正切（PGC-Arctan）解调算法。其中，PGC-DCM解调算法通过将正交信号微分交叉相乘、做差及积分运算获取待测信号，所得解调结果未消除光源光强B及贝塞尔函数因子，因此该解调算法容易受到相位调制深度波动及光源光强扰动影响。PGC-Arctan解调算法通过将正交信号相除和反正切运算获取待测信号，所得的解调结果仍包含贝塞尔函数因子。为使运算结果系数为1（只包含待测信号），相位调制深度C需取特殊值2.63 rad，当C偏离2.63 rad时，解调结果会出现严重失真；另外，由于Arctan函数存在一定的范围限制，因此其解调相位的范围有限。针对传统算法的问题，ZHANG A L等人[4]提出利用参考补偿方法来消除光源光强扰动；QU Z Y等人[5]提出自校准PGC-Arctan解调算法，利用椭圆参数和C相关分量联合估计出准确的C值，通过闭环比例积分微分模块将C标定为最优值；YAN L P等人[6]提出用正弦和三角信号组合消除光强扰动；ZHANG S H等人[7]使用微分交叉相除再相乘的运算降低相位调制深度对解调的影响。

光强扰动和相位调制深度对信号解调影响很大，以上研究中的算法涉及大量运算，实时性较差。因此，本文提出一种基于混频滤波后相除差分的相位解调算法——PGC解调改进算法，通过相除差分得到含待测信号的导数，最终求积分还原得到待测信号。

4 结束语

　　本文针对PGC相位解调过程中易受到光强干扰和相位调制深度波动影响而产生误差的问题，提出了一种基于混频滤波后相除差分的相位解调算法。该算法经过滤波微分两两相除，再通过差分、积分运算获取最终待测信号。数值仿真和实验验证表明：采用PGC解调改进算法后，调制深度不取特殊值时仍能解调出信号且无谐波失真，光强改变也不会对待测信号解调产生影响，这证明了该算法的有效性和实用性。本文的研究成果可广泛应用于水听器、振动信号测量和激光语音探测等领域。