光纖與光波導(dǎo)型振動(dòng)傳感器的研究.pdf

1、近年來(lái),隨著地震的頻繁爆發(fā)、海洋聲吶探測(cè)以及石油勘探等技術(shù)的不斷進(jìn)步,振動(dòng)傳感器迅速成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn),特別是光纖及光波導(dǎo)型的振動(dòng)傳感器,憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),在海洋探測(cè)、機(jī)械振動(dòng)探測(cè)等領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。
　　通過(guò)對(duì)各種光纖、光波導(dǎo)型振動(dòng)傳感器,特別是對(duì)懸臂梁、微懸臂梁、錐形結(jié)構(gòu)作為傳感探頭的這些振動(dòng)傳感器的調(diào)研,發(fā)現(xiàn),用于聲音探測(cè)振動(dòng)傳感器的前景依舊很寬廣,而這些集成化、低成本化的傳感器也越來(lái)越受人們的歡迎。因此,我們重

2、點(diǎn)研究了懸臂梁式光纖、光波導(dǎo)型振動(dòng)傳感器在聲音作為激勵(lì)源的情況下的頻譜響應(yīng)特征。
　　本文研究了懸臂梁、微懸臂梁、錐形光纖的加工方法,并對(duì)微懸臂梁和錐形光纖的加工進(jìn)行了細(xì)致的實(shí)驗(yàn),確定了飛秒激光在光纖及光波導(dǎo)內(nèi)加工微懸臂梁的出射功率和掃描速度,以及用二氧化碳激光器拉錐光纖時(shí)的出射功率等參數(shù)。當(dāng)在光纖內(nèi)加工懸臂梁時(shí),激光功率為1.67mW,掃描速度160μm/s比較合適,加工背面時(shí),可以將掃描速度降低些。當(dāng)在光波導(dǎo)內(nèi)加工時(shí),激光功率

3、約2.68mW,速度控制在160到200μm/s之間。
　　論文中,首先對(duì)懸臂梁的振動(dòng)特性進(jìn)行了理論分析,并用有限元軟件PATRAN對(duì)不同尺寸的懸臂梁、錐形光纖進(jìn)行了模態(tài)分析,得出前三階振型函數(shù)和固有振動(dòng)頻率。主要取其一階振動(dòng)頻率值作為我們實(shí)驗(yàn)的參考值,并對(duì)錐形光纖的傳輸模式進(jìn)行了分析。
　　實(shí)驗(yàn)中,我們用單一頻率聲源作為激勵(lì)源,激勵(lì)不同結(jié)構(gòu)、不同尺寸的懸臂梁使它產(chǎn)生振動(dòng)。用LABVIEW對(duì)其實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并編寫(xiě)了MATLAB程