CN102798612B - 一种利用ofdm信号进行折射率测量的装置及方法 - Google Patents

Abstract

提出了一种利用光OFDM信号进行折射率测量的装置及方法，该装置包括光OFDM信号发生器、DI探头、检测模块和显示模块，光OFDM信号发生器用于产生光OFDM信号，DI探头就是包含参考臂和信号臂的干涉时延结构，检测模块为用于完成待测液体的待测参数测量的装置，显示模块用于将所测得的结果显示给使用者；其中由光OFDM信号发生器生成的光OFDM信号通过一个DI探头后送入到待检测模块进行相应处理后得到待测参数，得到的所述待测参数通过显示模块显示测试结果；所述信号臂的光路将耦合进入待测液体。使用本发明的装置及方法可以实现超快速度和超高精度的液体折射率测量，还可以实现对折射率变化的动态实时监测，为生物化学等学科实验提供一种全新的监测待测溶液折射率参数的方法。

Description

一种利用OFDM信号进行折射率测量的装置及方法

技术领域

本发明属于折射率测量技术领域，涉及一种利用光OFDM信号进行折射率测量的装置和方法，该技术可以实现超快速度和超高精度的液体折射率测量，同时可以实现对折射率变化的动态监测，为生物化学等学科实验提供一种全新的监测待测溶液折射率参数方法。

背景技术

液体的折射率是液体的一个基本物理参数。液体的很多重要参量(如密度、浓度等)的变化都会导致液体折射率发生变化，通过测量折射率可以计算出液体的这些参量。在食品加工、医疗制药等涉及国计民生的行业，对液体的浓度、密度等都有较高的要求，因此，对液体折射率的准确测量具有相当重要的现实意义。

现行的测量液体折射率的方法总结起来主要有几何光学法和波动光学法。但是他们都存在着相应的缺点。几何光学法测量液体折射率是利用光束到达液体介质表面发生反射、或透过液体介质发生折射等现象。实验原理是利用光的反射或折射定律，测量光束经过液体介质后的入射角或折射角度的变化来测量待测液体的折射率。

现有的用几何光学方测量液体折射率的实验方法有很多种：

第一种：用掠入射法测量液体折射率。该掠入射法是根据光的全反射原理，测量折射后的临界光线出射角，获得待测液体折射率；将待测液体(设其折射率为n_x)滴加在折射率为n(n_x＞n)的直角棱镜上。如图1所示，1和2为两条掠射光线，入射光掠射在待测液体和玻璃棱镜的界面上，光束到达O点经待测液体和玻璃棱镜界面的折射从BC面射出。而平行于AB面的入射光线2以临界角a进入棱镜，然后以角β从BC面出射，待测液体的折射率表达式为：n_x＝sinγ(n²-sin²β)^1/2-cosγsinβ

第二种，用激光照射法测量液体折射率。实验时利用激光照射到液体薄层表面发生反射和折射，再测量反射、折射的偏移量来测量液体折射率。实验装置如图2所示。在空的玻璃水槽内水平放置一块平板玻璃，激光束以θ角斜入射到玻璃板上，入射光束经玻璃板上表面反射到达右侧白纸D处形成光斑。往水槽内注入待测液体，这时在右侧白纸上形成两个亮斑，较上面的那个光斑是由玻璃上的液体薄层反射形成的光斑A，紧随其下的光斑B 是由进入待测液体和空气界面的光束折射形成的。激光束入射角正切值tanθ＝OC/OD，只要测量出白纸上面的光斑间距AD、AB和OC、OD就可求得待测液体折射率，其表达式为：

$n=\frac{\mathrm{sim\θ}}{\sin \mathrm{\β}}=\frac{\sin \left(\arctan \frac{\mathrm{OC}}{\mathrm{OD}}\right)}{\sin \left[\arctan (\frac{\mathrm{AB}}{\mathrm{AD}}\·\frac{\mathrm{OC}}{\mathrm{OD}})\right]}$

现有的几何光学方测量液体折射率存在以下缺陷：

(1)实验装置简陋，测量精度低；

(2)测量时间很长，只能测定点折射率值；

(3)稳定性差，液体晃动等因素都可以给实验结果带来误差。

波动光学法主要包括衍射光栅法、光纤杨氏干涉法和劈尖干涉法。用衍射光栅法测量液体折射率的实验原理如图3所示，实验时在玻璃槽前面放置一个衍射光栅，激光束垂直照射在衍射光栅上。发生衍射现象后，零级衍射光斑照在玻璃槽后壁C处，一级衍射光斑照在A处。往槽内加入待测液体后，原来的一级衍射光斑由于受到待测液体折射现象的影响照在B处。根据布拉格定律有：一级衍射dsina＝λ，d是光栅参数，λ是入射光波长，忽略水槽壁厚度所产生的光束偏移的影响。空气折射率为1.00，根据斯涅尔定律有n＝sina/sinβ，sina＝CA/OA，sinβ＝CB/OB。利用几何三角形知识，可得到0A和OB。则待测液体折射率可表示为：

$n=\frac{\sin \mathrm{\α}}{\sin \mathrm{\β}}=\frac{\mathrm{CA}}{\mathrm{OA}}\·\frac{\mathrm{OB}}{\mathrm{CB}}=\frac{\mathrm{CA}}{\mathrm{CB}}\·\frac{{({\mathrm{CB}}^2+L^2)}^{\frac{1}{2}}}{{({\mathrm{CA}}^2+L^2)}^{\frac{1}{2}}}$

用光纤杨氏干涉法测量液体折射率的实验原理如图4所示，实验时用两根单模光纤作为相干点光源，实现杨氏干涉并获得干涉图样；通过测量相关条纹宽度，求待测液体的折射率。实验装置如图4所示。将两根单模光纤固定在容器的侧面，并在容器壁的另一侧面紧贴一块毛玻璃。将激光束照射在两根单模光纤中，使两根长度相同的光纤端面处于同一平面内，两根单模光纤同时接收同一波阵面上的激光，所以在N端出射的以发散角θ₀两束光的偏振方向一致、相位相同。因此很容易在毛玻璃上观察到明暗相间的干涉条纹。设光纤间距为2a，光纤N端到毛玻璃的距离为d，干涉条纹的宽度为Δx，则待测液体折射率为：

$n=\frac{\mathrm{\λd}}{2\mathrm{a\Δx}}$

加入待测液体前和后条纹宽度分别为Δx₀和Δx₁，因此有 公式中空气折射率n₀为1.00。则待测液体折射率表达式为 

波动光学法中的用劈尖干涉法测量液体折射率中的实验所用原理为等厚干涉原理。首先将两块平板玻璃一端重叠，另一端用一根细丝分开，形成极小的空气劈尖。再将待测液体注入空气劈尖中。最后用激光垂直照射玻璃板，在玻璃板的表面上将会出现明暗相间干涉条纹。两光束的光程差为γ＝2nd_i+λ/2，式中λ为入射光波长，λ/2为两光束在分界面反射时总会存有半波损失，因此在两光束的光程差表达式中应加上半波损失。d_i是待测液体薄膜的厚度。当γ为λ/2的奇数倍时，出现暗条纹，相邻暗纹间距△l＝d_i+l-d_i＝λ/2n。在加入待测液体前后分别测量M个暗纹间距△L依次为△L_空气＝M△l＝Nλ/2n、△L_液体＝N△l＝Nλ/2n。则待测液体的折射率可以表示为：

n＝ΔL_空气/ΔL_液体

波动光学法测量液体折射率存在以下几个缺陷：

(1)对实验器材要求较高、操作复杂；

(2)测量速度慢，不能获得动态折射率变化情况；

(3)受光源波动和干涉***的稳定性影响较大，测量稳定性较差。

综上所述，无论使用几何光学法、还是使用波动光学法均存在各种缺陷，无法实现实时地、快速地对液体折射率进行检测的问题。

发明内容

本发明提供了一种利用光OFDM信号进行折射率测量的装置和方法，不仅仅克服了现有技术的缺陷，实现了超快速度和超高精度的液体折射率测量，还可以实现对折射率变化的动态监测，为生物化学等学科实验提供一种全新的监测待测溶液折射率参数的方法；与现有技术相比，具有更高的精度。

依据本发明的第一方面，提供一种利用光OFDM信号进行折射率测量的装置，其中包括光OFDM信号发生器、DI探头、检测模块和显示模块，光OFDM发生器用于产生光OFDM信号，DI探头就是包含参考臂和信号臂的干涉时延结构，检测模块为用于完成待测液体的待测参数测量的装置，显示模块用于将所测得的结果显示给使用者；其中由OFDM信号产 生器产生的OFDM信号通过一个DI探头后送入检测模块进行相应处理得到待测参数，得到的所述待测参数通过显示模块显示测试结果；所述信号臂的光路将耦合进入待测液体。

其中，检测模块所用的算法与光OFDM信号发生器产生光OFDM信号所采用的算法相关。

优选地，采用OFDM电信号产生器、光电调制器和激光源构成光OFDM信号发生器。 

进一步，由OFDM电信号发生器生成的OFDM电信号，经过光电调制器调制在激光源所发出的相应光载波上，通过DI探头，由相干检测模块进行待测参数的检测；激光源所发出的一路激光作为调制器的光源，激光源所发出的另一路激光为检测模块提供本振信号。

优选地，所述相干检测模块是指利用光的相干性对光载波所携带的信息进行检测和处理。

优选地，以光纤MZ干涉结构来实现DI探头或以空间MZ干涉结构来实现DI探头。

优选地，以FPGA/ASIC/DSP等可编辑的处理器来实现所述调制器的功能，或基于Labview等软件的实时***测量来实现所述调制器的功能，或基于Matlab/C/C++等软件的离线测量来完成装置的具体实现。

依据本发明的第二方面，提供一种利用光OFDM信号进行折射率测量的方法，其中，在OFDM算法中，PRBS码经过串并转换后，调制映射，IFFT，加CP，并串转换步骤来形成所需的数字OFDM信号送入任意波形发生器(AWG)，AWG的作用最主要是将数字信号转换为模拟信号。OFDM电信号产生器生成的模拟信号经过MZM光调制器加载到激光源所发出的光载波上后进入DI探头。在收端需要同步、串并转换、去CP、FFT后信道估计和相位估计，多次测量得到干涉图样相位偏移值。

优选地，PRBS码经过串并转换、调制映射、IFFT后不用加CP，只编一帧，然后以同一帧信号循环发送，并串转换步骤来形成所需的数字OFDM信号，送入AWG生成的模拟信号经过MZM光电调制器加载到激光源所发出的光载波后进入DI探头。收端需要串并转换、FFT、信道估计和相位估计。

使用本发明实施方式提供的技术方案，具有以下有益效果：

(1)解决了现有技术测量速度的限制，较难快速测量折射率的变化。

(2)解决了超快速折射率变化无法测量的问题。

(3)解决了波动法由于光源稳定性的限制，测量结果更加稳定可靠。

(4)解决了几何法测量精度的问题，可以获得很高的测量精度。

附图说明

图1是现有技术中的用掠入射法测量液体折射率的原理示意图；

图2是现有技术中的激光照射法测量液体折射率原理示意图；

图3是现有技术中的衍射光栅法测量液体折射率原理示意图；

图4是现有技术中的光纤杨氏干涉法测量液体折射率原理示意图；

图5是OFDM信号频谱图；

图6是依据本发明的利用OFDM信号进行折射率测量的装置示意图；

图7是采用相干检测算法来实现利用OFDM信号进行折射率测量的装置示意图；

图8是依据本发明的实现相干检测的算法第一示意图；

图9是依据本发明的实现相干检测的算法第二示意图；

图10是依据本发明的光纤型MZ干涉结构探头的装置示意图；

图11是依据本发明的空间型MZ干涉结构探头的装置示意图；

图12是依据本发明的以FPGA/ASIC/DSP处理器实现该具体的实现装置的实时算法测量***框图；

图13是依据本发明的基于Labview软件实时***测量实现该具体的实现装置功能的示意框图；

图14是依据本发明的Matlab/C/C++软件进行离线测量实现该具体的实现装置功能的示意框图；

在说明书中涉及的缩写符号的英文原文及中文译文如下：

AWG Arbitrary Waveform Generator                         任意波形发生器

MZM Mach-Zehnder Modulator                             马赫曾德尔调制器

DAC Digital-to-Analog Converter                          数字模拟转换器

ADC Analog-to-Digital Converter                          模拟数字转换器

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing        正交频分复用技术

FPGA Field-Programmable Gate Array                     现场可编程门阵列

GPIB General-Purpose Interface Bus                         通用接口总线

DI delay interferometrer                                   干涉时延结构

MZ Mach-zehnder                                                马赫曾德

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的技术方案将光OFDM信道估计方法与Mach-zehnder干涉结构结合起来对折射率的测量，该技术可以用来检测非常快速的折射率变化，同时达到一个非常高的测量精度，整体方案实现起来相对简单。OFDM信号是一种含有多个子载波的宽带信号，如图5所示，是一个含有5个子载波的光OFDM信号，其中心光载波的频率为f0。假设子载波的带宽固定，即频点间隔固定，通过增加子载波的个数，使得光OFDM信号的带宽增加，则一次扫频扫描的带宽越大，测量速度越高。通过调节子载波的带宽，可调节频点间隔，从而可以提高测量精度。

Mach-zehnder时延干涉结构的原理类似于Mach-zehnder干涉仪，可以作为传感器的探头；在进行传感时，它的信号臂放入待测的环境中。由于待测环境的影响，主要表现为折射率的变化；此时在信号臂中传输的光相对参考臂中的光产生新的相位差，利用OFDM信道估计方法观测到该结构的干涉谱，同时观测到随时间变化其干涉谱对应的相位变化，即干涉条纹的移动；通过对干涉条纹变化的分析，就可以获得待测液体的折射率。

下面给出该方法和装置的结构图以及具体步骤。如图6所示，利用光OFDM信号进行折射率测量的装置包括光OFDM信号产生器、DI探头、检测模块和显示模块，由光OFDM信号发生器产生的光OFDM信号通过一个干涉时延结构，送入到检测模块进行相应处理得到待测参数后，通过显示模块显示测试结果。其中，光OFDM信号发生器用于产生光OFDM信号，DI探头就是干涉时延结构，它包含参考臂和信号臂，信号臂的光路将耦合进入待测液体。检测模块是指完成待测参数测量的装置，其所用的算法与光OFDM信号产生所采用的算法有关。显示模块用于将所测得的结果显示给使用者。

图7是采用相干检测算法来实现利用光OFDM信号进行折射率测量示意图，其在图6所示的装置基础上对光OFDM信号发生器部分进行细化，采用OFDM电信号发生器、光电调制器和激光源构成一个新的光OFDM信号发生器。如图7所示的本技术示意图，由OFDM电信号产生器生成的OFDM电信号，经过光电调制器加载到激光源所发出的相应光载波上，通过DI探头，由检测模块(优选为相干检测模块)进行待测参数的检测；由激光源所发出的激光一路作为调制器的光源，另一路为检测模块(优选为相干检测模块)提供本振信号。本振信号的提供不限于此形式，也可选择在检测模块中使用独立的本振激光源。最后由相 干检测模块对信号进行处理，得到干涉谱结构和其对应的相位变化信息。得到的测量结果可以由显示装置进行显示。其中OFDM电信号产生器用于生成电的OFDM信号，其具体算法会根据检测模块使用相干检测的算法做相应的调整。光电调制器的作用是将电的OFDM信号加载到光载波上，从而生成光OFDM信号。使用相干检测模块可以使***测量的准确性得到了极大的提高；相干检测是指利用光的相干性对光载波所携带的信息进行检测和处理。图8和图9给出了相干检测方案下的光OFDM信号发生器及相干检测模块的两种具体算法及步骤。

如图8所示，和相干通信类似，在电OFDM信号产生器中，PRBS码经过串并转换，调制映射，IFFT，加CP，并串转换等步骤来形成所需的数字OFDM信号；再进入AWG，AWG的作用最主要是将数字信号转换为模拟信号。OFDM电信号产生器生成的模拟信号经过MZM光电调制器加载到激光源所发出的光载波后再进入DI探头。需要指出的是激光源的作用是向MZM光电调制器提供载波以及向相干检测模块中的相干接收机提供本振信号。在相干检测模块中，信号经过相干接收机的处理之后便进入了示波器，它的作用是将模拟信号转换成数字信号。接着便进入了相应的算法处理部分，包含同步，串并转换，去CP，FFT，信道估计等信号处理得到相位响应和幅度响应。如果待测液体折射率变化是在一个OFDM帧信号持续时间以内，那的得到相位响应将和折射率变化的过程相吻合，若折射率变化是一个慢变过程，我们可以根据幅度相应的相位变化，即干涉条纹的移动拟合出和折射率对应的相位变化过程。

如图9所示，图9是我们提出的另一种相干检测算法，这种方法省去添加CP和在不同帧上加载不同PRBS的调制映射，只需要在发射端循环发射同一帧的OFDM信号，由于不考虑解调映射的PRBS，所以省略去添加CP过程，这样可以简化发射端的算法复杂度。经过这种简化算法调制出的循环OFDM信号由AWG生成的模拟信号经过MZM调制器加载到激光源所发出的光载波后进入DI探头。采用同一个激光器作为信号光和本振光。在相干检测模块中，信号经过相干接收机的处理之后便进入了示波器，它的作用是将模拟信号转换成数字信号。接着便进入了相应的算法处理部分，包含同步，串并转换，FFT，信道估计等操作得到相位响应和幅度响应。如果待测液体折射率变化是在一个OFDM帧信号持续时间以内，那么得到相位响应将和折射率变化的过程相吻合，若折射率变化是一个慢变过程，我们可以根据幅度相应的相位变化，即干涉条纹的移动拟合出和折射率对应的相位变化过程。

下面对DI探头的几种实现形式做出详细说明。

DI探头的第一种实现形式，即以光纤MZ干涉结构来实现。如图10所示，图10是基于光纤结构制作的MZ干涉结构的探头，利用两个光纤3dB衰减器和一对自聚焦透镜构成，参考臂和信号臂有一定的光程差，形成干涉谱。自聚焦透镜的作用将光纤中的光路耦合到自由空间中，再通过另一个透镜将光重新耦合进光纤中。在空气中的这段光路中，放入比色皿容器，该容器有很好透光性。光可以透过该容器内盛放的液体达到另一个透镜上。自聚焦透镜安放在信号臂上，另一个参考臂上我们同时引入可调光功率衰减器和偏振控制器，使得两个臂上的功率和偏振态配平，使得干涉谱的消光比最高。由于MZ结构非常灵敏，所以需要非常好的封装，以避免外界环境的干扰。

DI探头的第二种实现形式，即以空间MZ干涉结构来实现。如图11所示，图11是基于空间结构制作的MZ干涉结构的探头，利用分光镜合光镜及一些反射镜构成，相对于光纤型MZ干涉结构，空间结构相对稳定很多，外界温度对空间光程影响很小。但是空间结构光路较难调试，需要整体化，否则震动对***的影响很大。和光纤型MZ干涉结构类似，参考臂和信号臂有一定的光程差，形成干涉谱。分光镜将光纤中的光路发散到自由空间的两路上，反射镜的作用为调整光路方向。在信号臂的光路中，放入比色容器，该容器有很好透光性。光可以透过该容器内盛放的液体达到合光镜上，合光镜的作用是将两路光合成一路再送回光纤中。在参考臂上我们同时引入可调光功率衰减器和偏振控制器，使得两个臂上的功率和偏振态配平，使得干涉谱的消光比最高。

下面针对具体的实现装置的几种实现形式做出阐述：

实现装置的第一种实现形式：以FPGA/ASIC/DSP等可编辑的处理器来实现。

图12示出了实现该实现装置功能的实时算法测量***框图，其中，MZM调制器是一种电光调制器，其作用是将电OFDM信号调制成光OFDM信号；使用极窄线宽激光器大大降低相位噪声的影响，相干接收机利用光的零差准则可以准确的检测到光相位的变化；DI探头为本***的工作对象；DAC的作用是把数字的OFDM信号转换成模拟的OFDM信号；利用FPGA/DSP/ASIC等处理器产生OFDM信号，经过ADC模块使数字信号转换成为模拟信号；利用嵌入式***以人机交互方式对信号进行处理，得到待测液体的折射率；最后将得到的测量结果通过LCD显示给使用者。当然显示装置不限于LCD。

实现装置的第二种实现形式：基于Labview等软件的实时***测量来实现。如图13所示，图13是依据本发明的基于Labview软件实时***测量实现该实现装置功能的示意框图；该方案与实现装置的第一种实现形式的方案原理相近。不同的是，调制器的第二种实现形式采用Labview等软件进行实时***测量。

在实现装置的第二种实现形式中，共有三大部分：(1)OFDM信号产生部分。由Labview等软件产生的数字OFDM信号经AWG输出为模拟的OFDM信号，AWG实现了数模转换的功能。(2)测量主体部分。主体部分包含调制器，DI探头，相干接收机。其作用和工作方式与方案一相似，这里不再赘述；(3)实时监测和操作部分。包括计算机、Labview及示波器。其中示波器扮演了ADC的功能，通过示波器得到的数字信号送入Labview进行检测。本部分的作用是通过Labview软件和网络使整个***可以进行实时检测和操作。本实施例的优点：计算机交互式操作方便，利用Labview开发周期短，观测效果好。

实现装置的第三种实现形式：基于Matlab/C/C++等软件的离线测量来实现。如图14所示，图14是依据本发明的Matlab/C/C++软件进行离线测量实现该调制器功能的示意框图；该方案与调制器的第二种实现形式的方案原理相近。不同的是，调制器的第三种实现形式采用Matlab/C/C++等软件进行离线测量的方式，并通过控制AWG和示波器来实现***功能。具体地，本方案采用Matlab/C/C++等软件替代了Labview进行离线处理。其中，AWG和示波器也扮演了DAC和ADC的作用。本方案的优点在于：是利用Matlab/C/C++等软件产生OFDM信号以及对传输后的信号进行处理，其可以利用较复杂的算法来提高***性能。

实现步骤

下面简单的介绍下本方案的实现步骤：

第一步，由FPGA/DSP/ASIC处理器得到OFDM数字信号，通过ADC模块转换为模拟信号；

第二步，利用极窄限宽激光器将第一步中产生的模拟OFDM信号通过MZM光电调制器调制为光的OFDM信号；

第三步，经过相干接收机处理的信号通过ADC进行数据采集；

第四步，ADC采样得到的信号送入FPGA/DSP/ASIC处理器和嵌入式***进行处理和显示，最后得到折射率动态变化值；

第五步，得到的测量值通过LCD显示屏显示给使用者。

使用本发明的技术方案，相对于现有技术具有非常明显的优点，具体如下：

(1)本发明将相干光OFDM方法首次引入到折射率测量中，它所带来的超快速度和高精度是传统物理方法和光学方法所不具备的。

(2)本发明实现简单，探头可以多样化，易于实现。

(3)当利用标准液体校准后可以实时动态监测液体折射率变化，由此可以监测出细微快速的生物或者化学变化。

(4)本方案采用光OFDM信号取代单束激光，其可以大大的增加扫描速度，一次性完成多个频点的扫描，快速得到干涉图样，从而达到一种高的测量速度。

(5)本发明可采用电OFDM产生装置产生电OFDM信号后经光电调制器调制在光载波上形成光OFDM信号，对光源无特殊的要求。

(6)本发明采用相干处理算法，使得精确测量结果，并且灵敏度很高。

(7)本方案利用LabVIEW进行等效实时处理，使用户使用更方便。

(8)本方案可以利用FPGA/DSP/ASIC等处理器来实现数据的实时处理使***能够进行实时处理，为本专利推广到商业市场提供了更有力的保障。

(9)本发明可以利用Matlab/C/C++等软件进行离线测量，可根据需要选择合适的算法，提高测量精度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种利用光OFDM信号进行折射率测量的装置，其特征在于，包括光OFDM信号发生器、DI探头、相干检测模块和显示模块，光OFDM信号发生器用于产生光OFDM信号，DI探头就是包含参考臂和信号臂的干涉时延结构，相干检测模块为用于完成待测液体的待测参数测量的装置，显示模块用于将所测得的结果显示给使用者；

其中由光OFDM信号发生器产生的光OFDM信号通过一个DI探头后送入相干检测模块进行相应处理得到待测参数，得到的所述待测参数通过显示模块显示测试结果；所述信号臂的光将耦合进入待测液体；

其中，相干检测模块所用的算法与光OFDM信号发生器产生光OFDM信号所采用的算法相关；采用电OFDM信号发生器、光电调制器和激光源构成光OFDM信号发生器；由OFDM电信号发生器生成的电OFDM信号，经过光电调制器调制在激光源所发出的相应光载波上，通过DI探头，由相干检测模块进行待测参数的检测；激光源发出的一路激光作为调制器的光源，激光源发出的另一路激光为相干检测模块提供本振信号；所述相干检测模块是指利用光的相干性对光载波所携带的信息进行检测和处理；

以光纤MZ干涉结构来实现DI探头，其中利用两个光纤3dB衰减器和一对自聚焦透镜构成，参考臂和信号臂有一定的光程差，形成干涉谱；自聚焦透镜的作用将光纤中的光通过第一自聚焦透镜耦合到自由空间中，在空气中的这段光路中，放入比色皿容器，该容器有很好透光性，光可以透过该容器内盛放的液体达到第二自聚焦透镜上，再通过第二自聚焦透镜将光重新耦合进光纤中；

以FPGA/ASIC/DSP可编辑的处理器或基于Labview软件的实时***测量或基于Matlab/C/C++软件的离线测量来实现所述利用光OFDM信号进行折射率测量；

在OFDM算法中，PRBS码经过串并转换后，调制映射，IFFT，加CP，并串转换步骤来形成所需的数字OFDM信号送入任意波形发生器AWG，AWG的作用主要是将数字信号转换为模拟信号；OFDM电信号产生器生成的模拟信号经过MZM光调制器调制到激光源所发出的光载波上后进入DI探头；在收端需要同步、串并转换、去CP、FFT后信道估计和相位估计，最终得到干涉图样相位偏移值。