从上个世纪70年代末至今,光纤技术飞速发展,以光纤通信技术和光纤传感技术为基础研制出来的光纤水听器获得了巨大发展,其被广泛应用在海洋资源勘探和海洋国土防御等方面。以光纤干涉技术为基础的干涉型光纤水听器检测灵敏度高,动态范围大,应用前景广阔。干涉型光纤水听器之所以能够准确恢复水声信号,其关键在于高效的信号解调算法,目前较为成熟的解调算法主要包括基于相位载波生成的微分交叉相乘法(PGC-DCM)和反正切法(PGC-ATAN)、基于3×3耦合器的对称解调法(3×3-NPS)和反正切法(3×3-ATAN),根据文献可知,这些算法的解调效果容易受到载波调制深度、光强扰动、耦合器相位差偏移等因素影响较大,因此,需要对这些因素进行分析,并在此基础上改进解调算法,提高解调算法的解调效果。本论文从PGC法和3×3耦合器法出发,推导解调结果表达式,分析影响因素,改进解调算法,降低耦合器相位差偏差等对解调算法的影响。本论文的主要研究内容如下:首先,通过查阅文献,掌握干涉型光纤水听器的工作原理及国内外研究现状。推导了基于相位载波生成的DCM法和ATAN法的解调结果,分析了载波调制深度和光强波动对解调结果的影响,得到了最佳的载波调制深度。推导了基于3×3耦合器的NPS法和ATAN法的解调结果,分析了解调大幅度信号时反正切法的相位扩展情况。然后,通过对干涉信号分别采用归一化非对称微分相除处理、归一化平方相减处理,得到了两种改进的基于3×3耦合器的解调算法,并利用MATLAB分析了耦合器相位差偏移、待测单频信号幅度及频率、系统采样率等对解调结果的影响,仿真结果表明,当传感信号为小信号,且3×3耦合器相位差偏移在一度以内时,这两种改进的算法均具有较好的解调效果。此外,利用LABVIEW搭建了解调算法,对现有实验数据进行解调,解调结果表明,两种改进的算法解调效果良好。最后,利用QUARTUS II完成了基于非对称微分相除解调算法的软件初步设计,主要包括分频模块、乘除法模块、加减法模块、微分模块、积分模块、FIR高通滤波器模块。另外,为便于算法的仿真及验证,利用直接数字式频率合成技术,设计了干涉信号生成模块。通过MODELSIM软件进行了RTL级仿真,得到各模块输入值与输出值,验证了各模块的功能,为解调算法的数字化方案开发奠定了基础。本论文的主要创新点:通过非对称微分相除算法和平方相减算法,得到了两种改进的基于3×3耦合器的相位解调方法。这两种方法通过对输入信号进行归一化处理,避免了输入通道间的幅度一致性问题;从原理上看,相比于NPS算法,这两种算法只需要利用3×3耦合器3路输出中的2路信号即可完成相位解调,算法结构简单;从解调性能来看,当3×3耦合器相位差存在一度的微小偏移时,两种改进算法的解调性能均略强于反正切算法。