马赫-曾德尔干涉仪中位相测量系统的误差分析

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光纤马赫-曾德干涉实验

马赫-曾德光纤干涉实验光纤传感器是20世纪70年代中期发展起来的一种新型传感器,它是光纤和光通讯技术迅速发展的产物。

光纤马赫-曾德干涉仪(MZI)是一种功能型光纤传感器,它在光纤技术中常用作相位、频率等的调制解调器。

一、实验目的1．学习光纤马赫-曾德（Mach-Zenhder ）干涉原理2．掌握利用马赫-泽德光纤干涉仪对压力和温度的测量。

二、实验器材OFKM-Ⅳ型多功能全光纤干涉仪，He-Ne 激光器三、实验原理1．光纤传感器基本工作原理光纤马赫-曾德（Mach-Zenhder ）干涉仪结构与原理如图 1所示。

光源发出的光经过耦合器（DC1），将光束一分为二，光纤一臂为信号臂，另一臂为参考臂。

经过耦合器 DC2 进行干涉，干涉光照到探测器上，光强表达式分别为)(cos 1t B A I Φ+= （1） )(cos 2t B A I Φ-= （2）在通过对干涉信号相位的获得来推知作用在信号臂上的外界物理量的变化。

2．马赫-曾德光纤温度传感器工作原理激光束从激光器发出后经分束器分别送入长度基本相同的两条光纤, 而后将两根光纤输出端汇合在一起,产生干涉光, 从而出现了干涉条纹。

当一条光纤臂温度相对另一条光纤臂的温度发生变化时, 两条光纤中传输光的相位差发生变化, 从而引起干涉条纹的移动。

干涉条纹的数量能反映出被测温度的变化。

光探测器接收到干涉条纹的变化信息, 并输入到适当的数据处理系统, 最后得到测量结果。

长度为 L 的光纤中传播光波的相位ΦnL k 00+Φ=Φ （3）其中0Φ 为光进入光纤前的初始相位， 0k （00/2λπ=k ，0λ为真空中波长）为传播常数, n 为光纤的折射率;L 为光纤的长度。

图1 光纤Mach-Zenhder 干涉仪原理图λπ=λπδ=∆ΦSP22λπ+=SP K I I I 2cos 00设光纤1L 温度不变，光纤2L 温度该变T ∆,则折射率n 的改变量为n ∆ ，光纤2L 长度改变量为2L ∆。

光纤马赫曾德尔干涉仪结构的优化与应用研究

光纤马赫曾德尔干涉仪结构的优化与应用研究光纤马赫-曾德尔干涉仪(Optical Mach-Zehnder interferometer,OMZI)是一种广泛应用于光学测量领域的精密仪器。

它通过比较两个光源的光程差来实现光的相位差测量。

传统的OMZI结构在实际应用中存在一些问题，如灵敏度较低、响应时间较长等。

因此，本文将从理论和实验两方面对光纤马赫-曾德尔干涉仪的结构进行优化，并探讨其在光学测量领域的应用前景。

我们从理论层面对光纤马赫-曾德尔干涉仪的结构进行优化。

传统的OMZI结构主要包括一个分束器、一个反射镜和一个合并器。

分束器用于将入射光分成两束光线，分别经过反射镜和合并器后再汇合。

这种结构在实际应用中存在一些问题。

例如，分束器的光损耗较大，导致系统灵敏度降低；反射镜的反射率较低，影响了光程差的测量精度；合并器的光路较短，使得光程差较小，不利于相位差的测量。

为了解决这些问题，我们提出了一种新型的光纤马赫-曾德尔干涉仪结构。

该结构主要包括一个微型棱镜分束器、一个高精度反射镜和一个长光程合并器。

微型棱镜分束器采用高折射率材料制成，具有较小的光损耗和较高的光束质量。

高精度反射镜则采用了多层膜镀膜技术，提高了反射率和抗反射能力。

长光程合并器则采用了柔性光纤材料，使得光路更长，有利于光程差的测量。

我们还从理论上分析了新型光纤马赫-曾德尔干涉仪结构的性能。

通过模拟实验结果表明，相比于传统结构，新型结构具有更高的灵敏度、更好的测量精度和更快的响应时间。

这些性能提升使得新型光纤马赫-曾德尔干涉仪在光学测量领域具有更广泛的应用前景。

接下来，我们将通过实验验证新型光纤马赫-曾德尔干涉仪结构的优越性。

实验中，我们使用了一台商用光纤马赫-曾德尔干涉仪作为基础设备，并在其基础上引入了新型结构。

通过对不同波长的光源进行测试，我们发现新型结构的灵敏度和测量精度均优于传统结构。

由于长光程合并器的引入，新型结构的响应时间也得到了显著改善。

干涉式测向方法的误差的产生分析及消除

⼲涉式测向⽅法的误差的产⽣分析及消除2019-04-26摘要：⼲涉式测向⽅法简介，从测向原理、造成误差的原因多⽅⾯进⾏了深⼊剖析，对于⼲涉式测向产⽣的误差问题，采⽤天线转换连接、增加校正参数的⽅法，验证后获得较好的结果，能够在⼯程实现上解决测向存在的误差。

关键词：⼲涉式测向；伪距测量；基线测量；误差消除⼲涉式测向作为⼀种精确的⽆线电测向⽅法，⼴泛应⽤在军事、科研领域。

利⽤统⼀发射源发射信号，到接收终端统⼀天线阵中两根接收天线的时间差，和这两根天线之间的间距，通过三⾓公式求解，进⽽得到相对⾓，实现相对定位。

1 ⼲涉式测向原理⼲涉式测向原理图如图1所⽰，设两天线的间距为d，以天线连线⽅向为⽅位基准。

当被测⽬标发射源远离测向系统时（天线R0远⼤于d），及发射源到两个测向天线传播⽅向近似于平⾏，两个测向天线接收的⽬标回波路径差ΔR与⽅向⾓θ、基线长度d的关系为ΔR=R2—R1=d sin θ（1）sin θ=■θ=arcsin■式中：ΔR—⽬标回波分别到达两天线的距离差；R2—⽬标到测向天线2的距离；R1—⽬标到测向天线1的距离。

则θ值可以得出，θ即为两根测向天线连线垂线与⽬标点之间夹⾓。

⼲涉式测向原理是依靠测量⽬标到两测向天线的路径差ΔR，达到测量⽬标⽅向⾓的⽬的。

2 ⼲涉式测向的误差分析⼲涉式测向根据原理分析可能引起测向误差的原因有如下⼏点：（1）伪距测量误差⼲涉式测向的根本在于准确测量⽬标点到两根测向天线的路径差ΔR，及准确测量两根天线接收到的⽬标点发射信号的时间差Δt，根据下式：ΔR=cΔt（c为⽆线电波在空⽓中的传播速度，近似为3×105 km/s）；在接收机中以测向天线1所接收到的信号时刻t1计算，接收机时钟在t时刻产⽣⼀个相同的编码测距信号，这个复现的码在时间上移动，⼀直到与测向天线2收到的测距码产⽣相关为⽌，则两根测向天线接收到的测距码和接收机产⽣的复现码相关过程的时间差即为Δt。

实验报告马赫曾德干涉仪

实验报告马赫曾德干涉仪实验报告马赫-曾德干涉仪2011-03-17 11:20 P.M.班级08级物理系*班组别_1_姓名_Ayjsten_学号1080600*日期_ 2010.03.02指导教师_ _【实验题目】马赫-曾德干涉仪马赫-曾德干涉、针孔滤波器、相干长度。

【实验目的】1.熟悉所用仪器及光路的调节，观察两束平行光的干涉现象。

2.观察全息台的稳定度。

3.通过实验考察激光的相干长度。

【实验原理】针孔滤波器激光从发出，经过各种透镜的反射折射，会产生很多杂散光，如光学元件表面本身不够平整，表面落有灰尘等，而激光的干涉性又好，元件表面的问题导致激光产生大量散射光。

针孔滤波器原理图见图?，如图所示，聚光镜汇聚光的同时还产生很多散射光，而这些散射光的光线与没有受到干扰的光束的方向不同，只有没有受到干扰的光束才能通过针孔，从而过滤掉了其他的干扰光。

针孔的直径很小，一般约，从针孔后面看，就可以把它当做一个能产生球面波接近理想的光源。

这对于光学研究有重要的意义。

全息工作台基本要求是工作台的稳定性要好。

振动的一般来源是地基的震动，所以必须对全息台进行减震处理。

专用全气浮工作台是最好的减震台。

简单的减震方法可用砂箱、微塑料、气垫和重的铸铁或花岗岩，并应安装一个隔离罩。

记录全息图时，室内不要通风，工作人员不要大声讲话并与工作台保持较远的距离。

如全息记录时，物光和参考光交角为θ，干板中央处的干涉条纹间距为d=λ/sinθ(λ为激光波长)。

如果干板以大于d/2的振幅上下震动，则明暗部分将混乱。

所以在记录全息的过程中，工作台的稳定性必须考虑。

马赫-曾德干涉马赫-曾德干涉是用分振幅法产生双光束以实现干涉的干涉仪。

具体光路图见下图?所示。

马赫-曾德干涉中，在分束镜2处汇聚的两路激光一般是存在一个夹角的，调整分束镜2使夹角减小，则白屏上观察到的干涉就更明显。

由分束镜分开后的两路光路长度，要求是等长的。

若相差超出实验用的激光器的最大相干长度，则不能出现干涉。

干涉仪相位差测量精度及其影响因素分析

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ；ｐｈａｓｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｅｃｉｓｉｏｎ；ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓａｎａｌｙｓｉｓ
间相位差测量精度问题展开讨论，建立了相关的数学
ｌ干涉仪通道间相位差的测量方法
第２９卷第２期
航天电子对抗
３５
干涉仪相位差测量精度及其影响因素分析
石荣，阎剑，张聪
（电子信息控制国家重点实验室，四川成都６１００３６）
摘要：准确获取接收通道间信号的相位差信息是干涉仪高精度测向的重要条件之一。
０ ห้องสมุดไป่ตู้引言
干涉仪测向在频谱监管、电子侦察等领域应用广
对于干涉仪测向应用的分析论证与实际工程使用具有
一
定的参考意义。
泛。大量文献对干涉仪测向的工作原理、设计准则、数据处理流程与使用方法等各个方面进行了全面的阐
述＿１一ａ３，部分文献还对干涉仪相位测量误差和测向精度问题进行了分析Ｉ５］，但是目前从普遍意义上来探讨干涉仪相位差测量精度与主要影响因素的并不多。本文主要针对干涉仪对单频电磁波测向应用中的通道

马赫_曾德尔型相移矢量剪切干涉仪

图 1 马赫曾德尔型相移矢量剪切干涉仪 Fig . 1 Schematic of phase- shifting vecto ria-l shear ing
inter ferometer with a w edge plate phase- shifter
图 3 矢量剪切原理
F ig. 3 P rinciple of v ect or ial shearing
作者简介: 徐荣伟( 1975~ ) , 男, 江苏溧阳人, 中国科学院上海光学精密机械研究所博士研究生, 主要从事光机结构的有限元分析和干涉测试技术的研究。E- mail: rw xu@ sohu. com
收稿日期: 2005- 04- 21; 收到修改稿日期: 2005- 06- 23
述方法, 通过在马赫曾德尔干涉仪相干的两路光束中分别插入楔角方向正交放置的楔板实现矢量剪
切; 并且将其中一块楔板切成两块( 平板部分和楔板部分) , 楔板部分沿平板部分的表面移动, 通过改变透射光束的光程差来实现相移, 一般实现 2P相移的移动距离为几毫米的量级。
2 后相干, 产生在 x 、y 方向同时剪切的矢量剪切干涉条纹, 干涉条纹成像在 CCD 相机的接收面上, 通过接口传输到计算机, 再由干涉条纹处理系统进行数据处理, 最后得到原始波面的相位信息。
1引言
在光学测试中, 考虑到光源的时间相干性, 对相干长度较短的光源, 比如激光二极管光源或宽带光源( 如白光) 等, 常常要求等光程测试。同时, 为保证测量精度, 对参考光束的质量又有较高的要求, 在这种情况下通常考虑使用剪切干涉的方法。剪切干涉仪广泛应用于波面测试和光学车间检验[ 1] , 由于不需要单独的理想参考面, 是通过原始波面与其自身的、被剪开的波面在重叠范围内干涉, 有效减小了系统误差, 因而得到广泛应用。通常的剪切干涉仪均

基于马赫-曾德干涉仪的光纤电流互感器研究

基于马赫-曾德干涉仪的光纤电流互感器研究徐元哲;孙瑞丽;潘文明【摘要】为进一步促进光学电流互感器(OCT)在电力系统中应用,将光纤传感技术与磁致伸缩材料相结合,提出了一种新型的OCT的设计方法.将干涉仪的两个臂分别沿平行于磁场方向和垂置与磁场方向回环粘贴在正方形磁致伸缩材料的两个表面上,确保光纤均匀、对称分布,上下表面上光纤正交排列、匝数相同,形成双臂对称型的马赫-曾德干涉仪,得到了一定的温度补偿,消除了磁致伸缩材料热膨胀带来的测量影响,测量误差为0.65%,表明了该结构能达到温度补偿的效果,在一定程度上解决了阻碍OCT实用化进程的测量温漂问题.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2010(038)013【总页数】4页(P71-73,78)【关键词】光纤电流互感器;马赫-曾德干涉仪;磁致伸缩材料;偏置磁场;温度补偿【作者】徐元哲;孙瑞丽;潘文明【作者单位】东北电力大学电气工程学院,吉林,吉林,132012;东北电力大学电气工程学院,吉林,吉林,132012;宿州供电公司,安徽,宿州,234000【正文语种】中文【中图分类】TM450 引言在发电、输电、变电等电力系统中，为了提高设备的运行安全可靠性及效率，必须对电流、电压、功率等电气参数进行测量。

“准确测量任何时刻的电流瞬时值”是电流互感器（CT）的理想测量品质。

广泛使用的铁磁线圈CT尽管稳态测量准确度能满足0.2级的要求，但短路故障时存在磁路饱和现象，动态测量能力差，是保护装置误动和拒动的主要原因[1]。

电压等级越高，铁磁线圈CT的绝缘结构越复杂、绝缘费用越高，并且由于高压，大电流存在的强电磁场干扰导致传统的CT测量准确度下降。

为克服这些缺点，人们正在研究用光纤传感器取代传统的传感器。

目前，光纤电流互感器特以其高绝缘性、抗高电磁噪声、高线性度响应，结构简单等诸多优点，在高电压强电流的测量及保护领域中得到广泛的重视和研究。

本文介绍了基于马赫-曾德干涉仪的光纤电流传感器，并通过设计双臂的完全对称结构，对温度进行了一定的补偿，在一定程度上降低了温度的影响。

干涉仪测向系统误差分析

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图１波长测量误差对不同频率的影响２２线长度的选择．基选择合适的基线长度在干涉仪测向中非常重要：面基线太一方长，测向误差很小，但会引起多方位、多频率的测向模糊；另一方面基线太短，相位误差增大，而且互耦影响加大。我们既不能因其小巧轻便就一味追捧窄孑径的测向天线，Ｌ也不能错误地认为测向天线的孔径越宽越好。对于工作频段较窄的测向天线，实现宽孔径的要求容易满足。相位噪声误差和相位失衡误差三种误差造成的。而对于工作频段较宽的测向天线，却难以满足整个频段都是宽孔径测量误差，由于现在的Ａ／Ｄ器件的位数可以做的很高，很容易选到满足的要求。即使称之为宽孔径的测向天线，仅在工作频率的高端是宽使用要求的Ａ／器件，Ｄ因此由量化误差引起的相位测量误差的影响孑径的，Ｌ而在工作频率的低端是窄孔径的。通常可忽略不计。２２１基线选择过短的直接影响．．相位干涉仪测向系统的测向精度与接收信号的信噪比有很大因为受到两方面的制约，只单纯讨论基线长度和波长比值
通信技术
术一用
干涉仪测向系统误差分析
李华龙
（中电科技集团５所河北石家庄００８）４５０１
摘要：文根据干涉仪测向系统的测向原理，本对基线的选择进行了分析，出了影响测向结果的各项因素。列分析了在试验条件允许的情况下，增加目标和测向系统间距离，有助于从多个方面减小测向误差，出了减小测向误差、高测向精度的方法，得了良好的试验结果。将提提取

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Ｚｅｈｎｄｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｉｓｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｐｈａｓｅ０．Ｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｌｉｍｉｔｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙ（ｔｈｅｓｈｏｔｎｏｉｓｅｌｉｍｉｔ）ｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｗｈｅｎ０ｉｓａｒｏｕｎｄ０．５１ｖ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｉｓｌａｒｇｅｒｆｏｒ０ｃｌｏｓｅｔｏ０ｏｒ＇ＩＴ．
【光电工程／ＯｐｔｏｅｌｅｅｔｒｏｎｉｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ】
马赫．曾德尔干涉仪中位相测量系统的误差分析
牛青，李岩，李卫东
山西大学理论物理研究所，太原０３０００６
ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｗｉｔｈａｃｏｈｅｒｅｎｔｓｔａｔｅｉｎｏｎｅｉｎｐｕｔｐｏｒｔａｎｄａｖａｃｕｕｍｓｔａｔｅｉｎｔｈｅｏｔｈｅｒｉｎｐｕｔｐｏｒｔＢｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅ
摘要：利用蒙特卡罗（Ｍｏｎｔｅ — Ｃａｒｌｏ）方法对一端输入相干态，另一端输入真空态的马赫．曾德尔（Ｍａｃｈ — Ｚｅｈｎｄｅｒ）干涉仪的位相测量误差进行了研究．通过分析粒子数差的测量结果，验证该测量方法所测
．
ｐｈａｓｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｐａｔｉｒｃｌｅｎｕｍｂｅｒｓ，ｗｅｆｉｎｄｔｈａｔｔｈｅｐｈａｓｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅＭａｃｈ－
得的位相值的误差依赖于待测位相：当靠近Ｏ或盯时，测量误差较误差的最小极限（散粒噪声极限）．理论分析发现，待测位相与测量结果之间的函数关系广的非线性导致
第３２卷第３期
２０１５年５月
深圳大学学报理工版
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＨＥＮＺＨＥＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｖｏｌ＿３２Ｎｏ．３
Ｍａｖ２０１５
ｆｕｎｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｈａｓｅｔｏｂｅｍｅａｓｕｒｅｄａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｏｂｅｅｓｔｉｍａｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｄｅｎｓｅｄｍａｔｔｅｒｐｈｙｓｉｃｓ；Ｍａｃｈ— Ｚｅｈｎｄｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ；Ｍｏｎｔｅ — Ｃａｒｌｏａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｍｏｍｅｎｔｓ；ｐｈａｓｅ；ｐａｔｉｒｃｌｅｎｕｍｂｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ；Ｇａｕｓｓｉａｎｄｉｓｔｉｂｒｕｔｉｏｎ
，￣ｙｓ１ｔＪｅｍａｔＪｉ ■ ｃｅｒｒｏｒａｎａｌｌｙｓｉ ■ ｓｔｎ０ｒｐｈａｓ ’ ｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．
ｗｉｔｈｔｈｅＭａｃｈ．．Ｚｅｈｎｄｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ
位相的估计出现偏差．
关键词：凝聚态物理；马赫．曾德尔干涉仪；蒙特卡罗方法；矩估计；位相；粒子数差；高斯分布中图分类号：Ｏ４６９文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１２４９．２０１５．０３３０６
ＮｉｕＱｉｎｇ，ＬｉＹａｎ，ａｎｄＬｉＷｅｉｄｏｎｇ
ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，ＳｈａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３０００６，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＵｓｉｎｇｔｈｅＭｏｎｔｅ — Ｃａｒｌｏａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｗｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｐｈａｓｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅＭａｃｈ— Ｚｅｈｎｄｅｒ
Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｅｉｆｎｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｓｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｎｏｎ — ｌｉｎｅａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎ厂，ｗｈｉｃｈｉｓａ