干涉型光纖加速度計系統(tǒng)研究.pdf

1、本文研究了一種基于邁克爾遜干涉原理的光纖加速度計系統(tǒng).該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、抗電磁干擾和傳輸頻帶寬等特點,可用于航空航天、慣性導(dǎo)航、武器引爆、汽車安全行駛、地震檢測和石油開采等多個領(lǐng)域,不僅具有重要的科學(xué)意義,更具有廣闊的應(yīng)用價值.在文中,首先對干涉型光纖加速度計的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作原理進(jìn)行了深入的研究.從傳感原理出發(fā),討論了光波在光纖中傳播時,相位變化與光纖應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步推導(dǎo)了加速度與光波的相位變化之間的函

2、數(shù)關(guān)系.該加速度計基于邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu),其敏感元件由兩個纏繞著光纖的順變柱體支撐著一個質(zhì)量塊構(gòu)成,可以近似看成阻尼簡諧振子系統(tǒng).基本工作過程為:敏感元件感受外界的加速度信號,并把它轉(zhuǎn)化成邁克爾遜干涉臂的拉伸或壓縮,從而調(diào)制了干涉臂中的光波相位,然后干涉儀將光波的相位變化轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)的變化,并輸出給信號處理電路.信號處理電路是干涉型光纖加速度計系統(tǒng)中的重要部分.本文從系統(tǒng)的角度出發(fā),分析了信號處理電路的基本原理,討論了各單元電路的設(shè)計方法

3、.其中,重點分析了有源零差檢測技術(shù)在信號處理電路中的應(yīng)用,介紹了該技術(shù)實現(xiàn)相位檢測和誤差補償?shù)娜^程,為系統(tǒng)的電路設(shè)計提供了理論依據(jù).最后,本文采用MATLAB軟件對整個信號處理電路進(jìn)行了仿真,并對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析和討論.結(jié)果表明,該信號處理系統(tǒng)是科學(xué)可行的,最終可以實現(xiàn)待測加速度信號的高精度檢測.本傳感器通過改造,適當(dāng)?shù)剡x擇換能機(jī)構(gòu)的設(shè)計,不僅可以測量微位移,而且可以應(yīng)用于壓力測量、液體流量測量和振動等物理量的測量,具有廣泛的應(yīng)用前