基于菲索干涉儀解調(diào)的光纖法珀加速度傳感器及信號解調(diào)方法研究.pdf

1、光纖法珀加速度傳感器具有精度高、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、抗電磁干擾和傳輸頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)，在振動測試、地震波監(jiān)測、航空航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。但是直到目前，還沒有產(chǎn)品化的光纖法珀加速度傳感器和成熟的光纖法珀加速度傳感器信號解調(diào)方案。
　　 本文基于慣性質(zhì)量引起法珀腔腔長的變化實(shí)現(xiàn)加速度傳感的原理設(shè)計了一種光纖法珀加速度傳感器，提出了基于菲索干涉儀解調(diào)光纖法珀加速度傳感器的原理及系統(tǒng)。針對提出和設(shè)計的基于菲索干涉儀的光纖法珀加速度傳

2、感器解調(diào)系統(tǒng)，建立了菲索干涉儀的輸出相對光強(qiáng)與光纖法珀加速度傳感器的法珀腔腔長和菲索干涉儀的厚度之間的關(guān)系模型，進(jìn)一步建立了基于菲索干涉儀的光纖法珀加速度傳感器系統(tǒng)的加速度解調(diào)理論模型。在此基礎(chǔ)上建立了基于菲索干涉儀解調(diào)并聯(lián)復(fù)用光纖法珀加速度傳感器系統(tǒng)的解調(diào)理論模型，并對菲索干涉儀解調(diào)多通道光纖法珀加速度傳感器的復(fù)用能力進(jìn)行了分析。為了驗證菲索干涉儀解調(diào)光纖法珀加速度傳感器及其并聯(lián)復(fù)用系統(tǒng)的可行性，本文對菲索干涉儀解調(diào)光纖法珀加速度傳感

3、器及其并聯(lián)復(fù)用系統(tǒng)信號的原理進(jìn)行了數(shù)值仿真，研究結(jié)果表明數(shù)值仿真結(jié)果和理論分析相吻合，菲索干涉儀解調(diào)光纖法珀加速度傳感器及其并聯(lián)復(fù)用系統(tǒng)具有可行性。
　　 本文的主要研究工作和成果包括：
　　 1.本文基于慣性質(zhì)量引起法珀腔腔長的變化實(shí)現(xiàn)加速度傳感的原理設(shè)計了一種光纖法珀加速度傳感器，并對構(gòu)成光纖法珀加速度傳感器的光路和膜片式敏感單元進(jìn)行了分析。分析表明，光纖法珀加速度傳感器采用光纖準(zhǔn)直器和平面反射鏡構(gòu)成的法珀干涉儀作為

4、換能單元具有結(jié)構(gòu)簡單、光路對準(zhǔn)容易的優(yōu)點(diǎn)，另外可以減少光纖出光角所引起的法珀腔邊緣光能損失；膜片式敏感元的高共振頻率和高相位靈敏度是相矛盾的，所以在設(shè)計中應(yīng)根據(jù)使用要求，作適當(dāng)折衷，確定合適的共振頻率和相位靈敏度。
　　 2.提出了基于菲索干涉儀解調(diào)單軸光纖法珀加速度傳感器的原理及系統(tǒng)。針對提出和設(shè)計的基于菲索干涉儀的光纖法珀加速度傳感器解調(diào)系統(tǒng)，建立了菲索干涉儀的輸出相對光強(qiáng)與單軸光纖法珀加速度傳感器的法珀腔腔長和菲索干涉儀的

5、厚度之間的關(guān)系模型，進(jìn)一步建立了基于菲索干涉儀的單軸光纖法珀加速度傳感器系統(tǒng)的加速度解調(diào)理論模型。在此基礎(chǔ)上對菲索干涉儀解調(diào)單軸光纖法珀加速度傳感器信號的原理進(jìn)行了仿真。研究結(jié)果表明，仿真結(jié)果和理論分析相吻合，菲索干涉儀解調(diào)單軸光纖法珀加速度傳感器系統(tǒng)具有可行性。
　　 3.在對基于菲索干涉儀解調(diào)單軸光纖法珀加速度傳感器的原理及系統(tǒng)理論分析的基礎(chǔ)上，本文提出了基于菲索干涉儀的并聯(lián)復(fù)用光纖法珀加速度傳感器的解調(diào)原理及系統(tǒng)。針對我們

6、提出和設(shè)計的基于菲索干涉儀的光纖法珀加速度傳感器并聯(lián)復(fù)用系統(tǒng)，建立了菲索干涉儀的輸出相對光強(qiáng)與并聯(lián)復(fù)用的光纖法珀加速度傳感器的法珀腔腔長和菲索干涉儀的厚度之間的關(guān)系模型，進(jìn)一步建立了基于菲索干涉儀的多通道并聯(lián)復(fù)用光纖法珀加速度傳感器系統(tǒng)的加速度傳感理論模型。在此基礎(chǔ)上對菲索干涉儀解調(diào)并聯(lián)復(fù)用光纖法珀加速度傳感器信號的原理進(jìn)行了數(shù)值仿真，并對基于菲索干涉儀解調(diào)的多通道光纖法珀加速度傳感器并聯(lián)復(fù)用能力進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明，數(shù)值仿真結(jié)果和