基于模间干涉结构的光纤加速度计的研究

发布时间：2019-09-11 18:54

【摘要】：光纤加速度计具有抗电磁干扰、抗恶劣环境、结构轻巧、易复用组网等优点,因此在地震监测、安防检测、航空航天等领域有良好的应用前景。结合目前光纤加速度计的研究现状,本文提出了透射式模间干涉光纤加速度计和悬臂梁式模间干涉光纤加速度计,并分别对这两种光纤加速度计的结构和性能进行了详细的理论推导和实验研究。具体内容安排如下：第一章在分析和研究模间干涉和光纤加速度计现状的基础上,阐述了本文的研究内容和创新性。第二章分别从光学模间干涉原理和力学加速度传感机理角度出发,对本文提出的光纤加速度计进行了系统的理论分析。详细推导出了输出电压与激励加速度的函数关系式以及共振频率公式,并采用数值模拟方法分析了各相关参数对光纤加速度计性能的影响。第三章研究了一种模间干涉型的透射式光纤加速度计。其基本构成是通过在两段普通单模光纤中间熔接一段细芯光纤,实现模间干涉。实验结果表明这种光纤加速度计的最小可探测加速度为3.3mg,共振频率是1451Hz。第四章设计了一种基于银膜反射的悬臂梁式光纤加速度计。通过错位熔接一段端面镀有银膜的光纤实现模间干涉结构。其次,对光纤加速度计的性能做了测试,并且分析了错位量对光纤加速度计的影响。实验结果表明,悬臂梁式光纤加速度计的最小可探测加速度是1.36mg,共振频率是520Hz。此外,本章还进一步分析了光纤错位方向与激励加速度振动方向形成的角度对悬臂梁式光纤加速度计的影响。结果表明这种光纤加速度计具有角度依赖性。随着角度从00到3600变化,其频响曲线呈余弦函数形式变化,显示出了比较好的方向性,最大强度差异可达到18 dB。第五章,对第三章和第四章的工作做了总结,实验表明这两种模间干涉型光纤加速度计的可行性。此外,讨论了实验中的不足之处,并对今后的工作开展提出了一些意见。
【图文】：

逑２NB邋１透射式光纤加速度计的数值模抵逡逑图２．３（ａ）是共振，

本文编号：2534609