基于入射角靈敏探測(cè)機(jī)制全石英光纖加速度傳感器研制.pdf

1、自1997年始，隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，光纖傳感技術(shù)憑借其優(yōu)良的特性而成為人們研究的熱點(diǎn)，被廣泛地開發(fā)并應(yīng)用到人們的日常生活當(dāng)中。光纖加速度傳感器作為其中的一種，主要用于檢測(cè)振動(dòng)加速度，現(xiàn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的一些領(lǐng)域如橋梁建筑的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、地震波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。強(qiáng)度調(diào)制型光纖加速度傳感器以其工作原理簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)靈活多變、性能穩(wěn)定安全、成本低等特點(diǎn)而最具實(shí)用化。然而，測(cè)量精度低、溫度性能差也限制了其發(fā)展。為了提高其測(cè)量精度與溫度特性

2、，本文研制一種基于入射角靈敏探測(cè)機(jī)制的強(qiáng)度調(diào)制型高靈敏度全石英結(jié)構(gòu)光纖加速度傳感器。其中主要研究工作如下:
　　對(duì)本文設(shè)計(jì)的傳感器的結(jié)構(gòu)、原理以及理論模型進(jìn)行介紹與分析;對(duì)傳感器采用的用于提高加速度測(cè)量精度的三種機(jī)制如準(zhǔn)直器傳光機(jī)制、懸臂梁轉(zhuǎn)換機(jī)制以及準(zhǔn)直器入射角探測(cè)機(jī)制進(jìn)行分析與理論計(jì)算;對(duì)傳感器采用的用于提高溫度性能的兩種結(jié)構(gòu)如準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)與全石英結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析。
　　對(duì)本文設(shè)計(jì)的傳感器中使用的準(zhǔn)直器的入射角靈敏探測(cè)機(jī)制

3、進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，繪制出進(jìn)入準(zhǔn)直器的反射光功率損耗與入射角度之間的特性曲線，并與理論計(jì)算結(jié)果相比較;根據(jù)其特性曲線的特點(diǎn)采用靜態(tài)工作點(diǎn)可調(diào)諧原理進(jìn)一步提高傳感器的測(cè)量精度。
　　基于以上理論分析，對(duì)傳感器進(jìn)行制備，并分別進(jìn)行加速度特性測(cè)試與溫度特性測(cè)試。測(cè)試結(jié)果為:在四個(gè)靜態(tài)工作點(diǎn)(0.04°、0.34°、0.43°、0.51°)下，傳感器的加速度探測(cè)靈敏度分別為17.9dB/g、79.8dB/g、83.4dB/g、107dB/g，對(duì)