干涉型光纖加速度計系統(tǒng)研究

本文研究了一種基于近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
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)?；荆篒：
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。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)用前景。