高精度双频光纤激光加速度计研究

发布时间：2017-08-28 22:19

  本文关键词：高精度双频光纤激光加速度计研究

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【摘要】：加速度计在地质勘探,惯性导航,大型建筑安全监测等领域均有广泛应用。尤其是在资源勘探,导航系统,地震监测领域,高精度加速度计更是不可或缺的工具。这些应用领域普遍需要体积小巧,安装便捷,可以在恶劣环境下工作的加速度计。结构简单的电学地震仪,已经发展到最小可探测加速度ng量级,但不可避免会带来电磁噪声干扰,且电学加速度计缺乏复用能力。光学加速度计中,基于光纤布拉格光栅的加速度计性能稳定但受限于低信噪比及分辨率,且不易解调。按照工作原理,可以将光纤激光器加速度计分为波长调制和拍频调制两种类型。基于双频光纤激光器的加速度计,属于拍频调制,将振动信号转为射频域的拍频信号输出,不仅大幅降低解调成本,且具有波长复用能力,并可级联为阵列组网。本文基于弹簧振子模型的换能器结构,采用双频光纤激光器作为传感基元,将加速度信号有效转化拍频信号输出,设计实现了高精度双频光纤激光加速度计。本论文主要内容如下:(1)阐述传感基元的制备及原理。对正交偏振双频光纤激光器的制作方法进行了研究与优化。讨论了双频光纤激光器的传感原理,具体分析外界应力对其影响。(2)根据理论设计加速度计结构。分析双频光纤激光器的传感机理,设计弹簧振子模型的换能器。从灵敏度与噪声角度出发,理论分析双频光纤激光器谐振腔长不同,对于系统探测能力的影响。(3)分析讨论双频光纤激光加速度计探测能力。采用谐振腔长5 mm的双频光纤激光器,实验获得工作带宽超过1 kHz,在1 kHz处分辨率达175 ng/Hz~(1/2)的高精度加速度计。采用腔长为2 mm的双频光纤激光器,成功获得工作带宽约600 Hz,在200 Hz处探测精度为107 ng/Hz~(1/2)的高精度双频光纤激光加速度计。将加载在激光器谐振腔上的压力统一化后,实验数据验证了腔长更短的双频光纤激光器探测能力更强。
【关键词】：双频光纤激光器 高精度加速度计 光学加速度计
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH824.4;TN248
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-19
• 1.1 课题背景7-8
• 1.2 光纤加速度计分类8-15
• 1.3 光纤光栅激光型加速度传感器研究现状15-17
• 1.4 论文主要工作及章节安排17-19
• 2 传感基元制备与原理19-26
• 2.1 双频光纤激光器制备19-21
• 2.2 双频光纤激光器传感原理21-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 高精度双频光纤激光加速度计设计与实现26-41
• 3.1 双频光纤激光加速度计理论与设计26-34
• 3.2 高精度双频光纤激光加速度计结果与讨论34-40
• 3.3 本章小结40-41
• 4 总结与展望41-43
• 参考文献43-47
• 研究生期间参与发表学术论文情况47-48
• 致谢48

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本文编号：749787