【摘 要】
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光纤传感技术是20世纪70年代末80年代初新兴的一门技术,随着光纤传感技术的发展,应用光纤传感原理研制的光纤加速度计越来越受到青睐。近几年,光纤加速度传感器得到了广泛的
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光纤传感技术是20世纪70年代末80年代初新兴的一门技术,随着光纤传感技术的发展,应用光纤传感原理研制的光纤加速度计越来越受到青睐。近几年,光纤加速度传感器得到了广泛的应用,出现了多种实用的光纤加速度计。现有的干涉型光纤加速度传感器均具有对光源的相干性要求较高,两干涉臂容易受外部环境温度变化的干扰、难以微小型化等缺点。当对加速度测量系统有体积限制和温度稳定性要求的情况下,由分立式光学元件组成的干涉型光纤加速度传感器显然难以满足需求。针对现有光纤加速度传感器的缺点,本文给出了一种基于多芯光纤的新型集成式加速度计。本文中把一段双芯光纤作为敏感弹性单元,在双芯光纤两出射光场的相交区域形成干涉场。当外界有加速度时,双芯光纤弯曲,干涉条纹随之移动。以CCD取代传统光电探测器作为干涉条纹采集装置,完成对干涉条纹的连续采集。本文基于双光束干涉理论,对双芯光纤与三芯光纤出射光场进行分析,给出干涉场强分布表达式,并进行理论仿真验证。利用双芯光纤作为弹性体,构建了光纤加速度传感器力学模型,进而对双芯光纤加速度传感器的动态特性进行了分析,给出在集中载荷作用下的挠度、转角及加载时纤芯光程的表达式,并对传感器的灵敏度及固有频率进行了分析。针对采集到的干涉条纹图像,根据干涉条纹的自身亮度分布特点,利用中值滤波方法对其进行了图像预处理,通过对峰值位移的计算,进而确定了条纹移动距离。实验结果表明本论文提出的基于多芯光纤的集成式加速度计检测方法是可行的,在微振动加速度测量方面存在着潜在的应用前景。
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