光纖加速度傳感的靈敏度增強(qiáng)方法研究.pdf

1、當(dāng)前，光纖加速度傳感器發(fā)展迅速，其應(yīng)用領(lǐng)域不僅僅局限于軍事領(lǐng)域，在地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘探、地震監(jiān)測(cè)、石油探測(cè)、機(jī)器安全檢測(cè)等民用領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，于此同時(shí)對(duì)其性能也提出了較高的要求。目前，光纖加速度傳感器的靈敏度與某些應(yīng)用領(lǐng)域的要求還存在一定的差距，未能實(shí)現(xiàn)極微弱加速度信號(hào)的探測(cè)，極大的制約了其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展。怎樣實(shí)現(xiàn)光纖加速度傳感器的高靈敏度成為亟需解決的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外眾多研究者將研究目光匯聚于此，開(kāi)展了光纖加速度傳感器的靈敏度增強(qiáng)研究，從

2、而推動(dòng)了光纖加速度傳感器的進(jìn)一步發(fā)展。
　　本文以盤(pán)式光纖加速度傳感器為模型，對(duì)光纖加速度傳感器的靈敏度增強(qiáng)方法展開(kāi)了系統(tǒng)研究，主要研究體現(xiàn)在：
　?。?）對(duì)盤(pán)式光纖加速度傳感器的感知方法與技術(shù)進(jìn)行了研究。在綜合考慮盤(pán)片彎曲所產(chǎn)生的徑向應(yīng)變和環(huán)向應(yīng)變的基礎(chǔ)上，建立了盤(pán)式光纖加速度計(jì)的靈敏度、諧振頻率理論模型，并對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值仿真；利用有限元軟件對(duì)盤(pán)式光纖加速度傳感器的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行了軟件仿真，并將理論結(jié)果與軟件仿

3、真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　（2）對(duì)盤(pán)式光纖加速度傳感器的靈敏度增強(qiáng)方法進(jìn)行了研究。探討了光纖盤(pán)粘貼區(qū)域、彈性盤(pán)片尺寸、傳感光纖類型三種因素對(duì)靈敏度的影響，綜合三者的優(yōu)化方案，提出了采用多層光纖敏感盤(pán)對(duì)盤(pán)式光纖加速度傳感器進(jìn)行靈敏度增強(qiáng)的方案，并進(jìn)行了有限元軟件仿真建模。
　?。?）對(duì)盤(pán)式光纖加速度傳感器實(shí)用化技術(shù)進(jìn)行了研究。完成了高靈敏度盤(pán)式光纖加速度傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作、一維及一體化三維光纖加速度傳感器的封裝工藝研究。

4、
　?。?）對(duì)盤(pán)式光纖加速度傳感器的性能測(cè)試方案進(jìn)行了研究。搭建了盤(pán)式光纖加速度傳感器的性能測(cè)試系統(tǒng)，并對(duì)一維光纖加速度傳感器進(jìn)行了性能測(cè)試，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了一體化三維光纖加速度傳感器的外場(chǎng)和地震信號(hào)探測(cè)實(shí)驗(yàn)研究。
　　研究結(jié)果表明：用多層纏繞光纖環(huán)的方法可有效實(shí)現(xiàn)盤(pán)式光纖加速度傳感器靈敏度的倍增；制作的一維光纖加速度傳感器的靈敏度高于6243.4 rad/g，諧振頻率達(dá)到185 Hz，分辨率優(yōu)于50.68 ng/√Hz，