基于F-P干涉仪的光纤加速度传感器研究

发布时间：2021-04-27 12:15

　　随着科学技术的发展,光纤传感器逐渐成为传感领域研究热点。其中,光纤加速度传感器因其具有高灵敏度、不受电磁干扰、大动态范围、易复用等优势,已被广泛应用到一些特殊领域。例如周界防护、地震检测、能源安全、交通运输、船舶、航空航天及建筑结构健康性监测等系统。本文针对高灵敏度、高分辨率、大动态范围的光纤加速度传感器的应用需求,设计并制作了基于法布里-珀罗（Fabry-Perot,F-P）干涉仪原理的外腔式光纤加速度传感器,同时利用高速、全光谱白光干涉解调算法,使传感系统实现对加速度信号的高速绝对测量。具体工作内容如下:结合F-P干涉仪原理和加速度传感器力学模型对加速度传感器的传感机理进行理论分析,在此基础上完成对基于网状弹簧膜片-质量块结构的一维光纤F-P加速度传感器设计制作,并对其传感性能进行实验研究。实验结果显示,在10-120Hz工作带宽范围内,传感器灵敏度达3.86μm/g,分辨率<8.5μg,最大可测加速度范围为-30g³0g,动态测量范围为10⁶。利用所设计的光纤加速度传感系统对电梯轿厢运行特性进行监测,结果显示传感器能够精确地监测高... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文研究背景
    1.2 光纤传感原理及应用技术简介
    1.3 光纤加速度传感器研究现状
        1.3.1 波长调制型加速度传感器
        1.3.2 相位调制型加速度传感器
    1.4 本论文主要研究内容
2 Fabry-Perot光纤加速度传感器原理
    2.1 Fabry-Perot干涉理论
    2.2 光纤F-P加速度传感器力学模型分析
    2.3 光纤F-P加速度传感器设计原理
        2.3.1 敏感单元形变原理
        2.3.2 弹性膜片材料选择规则
    2.4 光纤F-P加速度传感器的主要性能指标
        2.4.1 灵敏度
        2.4.2 动态范围和工作带宽
        2.4.3 分辨率
        2.4.4 横向灵敏度
    2.5 本章小结
3 一维光纤F-P加速度传感器设计制作与实验探究
    3.1 敏感元件设计与理论分析
        3.1.1 弹性膜片结构设计
        3.1.2 敏感单元力学特性分析
    3.2 传感器加工制作
        3.2.1 敏感单元加工制作
        3.2.2 传感器腔体设计
    3.3 一维光纤F-P加速度传感器性能的实验探究
        3.3.1 加速度传感器标定实验系统的搭建
        3.3.2 光纤F-P加速度传感器动态特性测试
    3.4 电梯轿厢运动特性测试
    3.5 本章小结
4 二维光纤F-P加速度传感器设计及实验论证
    4.1 二维光纤加速度传感器腔体结构设计
    4.2 敏感元件结构设计制作与理论分析
        4.2.1 敏感元件结构设计制作
        4.2.2 敏感单元力学特性分析
    4.3 二维光纤加速度传感器实验分析
        4.3.1 灵敏度、频响实验分析
        4.3.2 分辨率、动态范围分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3163451