基于多芯光纖的加速度檢測(cè)方法研究.pdf

1、光纖傳感技術(shù)是20世紀(jì)70年代末80年代初新興的一門技術(shù)，隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用光纖傳感原理研制的光纖加速度計(jì)越來越受到青睞。近幾年，光纖加速度傳感器得到了廣泛的應(yīng)用，出現(xiàn)了多種實(shí)用的光纖加速度計(jì)。
　　 現(xiàn)有的干涉型光纖加速度傳感器均具有對(duì)光源的相干性要求較高，兩干涉臂容易受外部環(huán)境溫度變化的干擾、難以微小型化等缺點(diǎn)。當(dāng)對(duì)加速度測(cè)量系統(tǒng)有體積限制和溫度穩(wěn)定性要求的情況下，由分立式光學(xué)元件組成的干涉型光纖加速度傳感器顯然難

2、以滿足需求。針對(duì)現(xiàn)有光纖加速度傳感器的缺點(diǎn)，本文給出了一種基于多芯光纖的新型集成式加速度計(jì)。
　　 本文中把一段雙芯光纖作為敏感彈性單元，在雙芯光纖兩出射光場(chǎng)的相交區(qū)域形成干涉場(chǎng)。當(dāng)外界有加速度時(shí)，雙芯光纖彎曲，干涉條紋隨之移動(dòng)。以CCD取代傳統(tǒng)光電探測(cè)器作為干涉條紋采集裝置，完成對(duì)干涉條紋的連續(xù)采集。本文基于雙光束干涉理論，對(duì)雙芯光纖與三芯光纖出射光場(chǎng)進(jìn)行分析，給出干涉場(chǎng)強(qiáng)分布表達(dá)式，并進(jìn)行理論仿真驗(yàn)證。利用雙芯光纖作為彈性體

3、，構(gòu)建了光纖加速度傳感器力學(xué)模型，進(jìn)而對(duì)雙芯光纖加速度傳感器的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了分析，給出在集中載荷作用下的撓度、轉(zhuǎn)角及加載時(shí)纖芯光程的表達(dá)式，并對(duì)傳感器的靈敏度及固有頻率進(jìn)行了分析。針對(duì)采集到的干涉條紋圖像，根據(jù)干涉條紋的自身亮度分布特點(diǎn)，利用中值濾波方法對(duì)其進(jìn)行了圖像預(yù)處理，通過對(duì)峰值位移的計(jì)算，進(jìn)而確定了條紋移動(dòng)距離。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本論文提出的基于多芯光纖的集成式加速度計(jì)檢測(cè)方法是可行的，在微振動(dòng)加速度測(cè)量方面存在著潛在