本文關(guān)鍵詞：基于頻率調(diào)制的光纖加速度計的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光纖加速度計本質(zhì)上是一種光纖傳感器,用來測量物體的加速度。無論是在汽車工業(yè),航天領(lǐng)域還是軍工等方面,對加速度的準(zhǔn)確測量很多時候都起著決定性的作用。而光纖加速度計正可以滿足此類需求。相比于常見的電子類和機(jī)械類的加速度計,光纖加速度計具有著抗電磁干擾能力優(yōu)越、質(zhì)量輕體積小、耐水、耐高溫、耐腐蝕、傳輸損耗小、傳輸容量大、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),幾乎滿足了我們對加速度計的所有要求和標(biāo)準(zhǔn)。這種得天獨(dú)厚的優(yōu)勢使其自1980年被首次提出以來便得到了廣泛關(guān)注,發(fā)展迅速,直至今日,其種類樣式已經(jīng)達(dá)到了上百種。光纖加速度計的基本原理是：利用慣性空間中質(zhì)量為M的質(zhì)量塊,使其做變速運(yùn)動,使傳感器感知其作變速運(yùn)動時產(chǎn)生的慣性力或位移,測量出此慣性力或位移即可測量出相應(yīng)的加速度。但是,光纖加速度計仍然存在著許多需要在今后攻克的問題,主要有：穩(wěn)定性易受光源功率影響；最常用的相位解調(diào)方法可能會因?yàn)殪`敏度太高而易受環(huán)境干擾；有些性能較好的光纖加速度計卻因?yàn)槌杀靖叨鵁o法投入生產(chǎn)；通常經(jīng)過測量得到是一個平均加速度,而有時我們更需要瞬時加速度。本文提出的基于頻率調(diào)制的邁克爾遜光纖加速度計是在相位調(diào)制型光纖加速度計的基礎(chǔ)上巧妙將相位變化轉(zhuǎn)化為頻率變化,使得整個系統(tǒng)都受到頻率的調(diào)制。針對光纖加速度計存在的問題做了一定的調(diào)整和改進(jìn),并從理論和實(shí)驗(yàn)上都進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。本文的內(nèi)容主要分為以下四個部分。第一章主要介紹了光纖傳感器的技術(shù)原理和發(fā)展現(xiàn)狀,包括其分類、應(yīng)用和不同類型傳感器所具有的不同特點(diǎn)。之后,對光纖加速度計的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的說明,并總結(jié)出了現(xiàn)有光纖加速度計存在的問題。提出了本位所研究的頻率調(diào)制型邁克爾遜光纖加速度計的研究創(chuàng)新點(diǎn)。第二章對光纖光學(xué)進(jìn)行了詳細(xì)介紹,主要包括光纖的結(jié)構(gòu)、分類及特點(diǎn),全反射定律在光纖中的應(yīng)用,利用公式推導(dǎo)了光波在光纖中的傳輸特性以及干涉特性,從光彈效應(yīng)、泊松效應(yīng)等方面介紹了光纖的應(yīng)變效應(yīng)。為后文提供了強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)。第三章詳細(xì)闡述了光纖加速度計的原理及相關(guān)的理論基礎(chǔ)。對光纖加速度計進(jìn)行了分類并著重介紹了邁克爾遜光纖加速度計的原理和發(fā)展。通過理論推導(dǎo),得到了光纖邁克爾遜干涉儀的輸出光強(qiáng)與干涉光波相位差的公式,為下一章的研究奠定了基礎(chǔ)。第四章主要對基于頻率調(diào)制的邁克爾遜光纖加速度計進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。提出了頻率調(diào)制型的光纖加速度計以及一種新的敏感元件的設(shè)計。根據(jù)光纖中光波干涉的理論和一些力學(xué)基礎(chǔ)理論,導(dǎo)出了基于頻率調(diào)制的邁克爾遜光纖加速度計的靈敏度以及加速度與調(diào)制頻率之間的理論公式,并用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上,又設(shè)計了一種網(wǎng)狀光纖敏感元件,推導(dǎo)了其靈敏度與調(diào)制頻率之間的關(guān)系,并打算在下一步工作中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：光纖光學(xué) 光纖傳感器 光纖邁克爾遜干涉儀 光纖測量
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH824.4
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 光纖傳感技術(shù)簡介9-13
• 1.2.1 光纖傳感器的工作原理9-10
• 1.2.2 光纖傳感器的特點(diǎn)10
• 1.2.3 光纖傳感器的分類10-13
• 1.3 光纖加速度計的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本文的創(chuàng)新點(diǎn)14-17
• 第二章 光纖光學(xué)簡介17-27
• 2.1 光學(xué)纖維簡介17-18
• 2.1.1 光纖的結(jié)構(gòu)17
• 2.1.2 光纖的分類及特點(diǎn)17-18
• 2.2 全反射定律18-19
• 2.3 單模光纖中光波的干涉原理19-21
• 2.4 單模光纖中光波的傳輸原理21-23
• 2.5 光纖的應(yīng)變效應(yīng)23-26
• 2.5.1 光纖的應(yīng)力應(yīng)變效應(yīng)23-25
• 2.5.2 光纖的溫度應(yīng)變效應(yīng)25-26
• 2.6 小結(jié)26-27
• 第三章 光纖干涉儀的原理及相關(guān)理論基礎(chǔ)27-33
• 3.1 光纖干涉儀的分類27-29
• 3.2 邁克爾遜光纖干涉儀的工作原理29-32
• 3.2.1 邁克爾遜干涉儀原理29-31
• 3.2.2 邁克爾遜光纖干涉儀31-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 第四章 基于頻率調(diào)制的邁克爾遜光纖加速度計33-49
• 4.1 加速度33
• 4.2 邁克爾遜光纖加速度計的頻率調(diào)制原理33-34
• 4.3 敏感元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作原理34-37
• 4.4 鎖相放大器的工作原理37-38
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論38-43
• 4.5.1 系統(tǒng)光波的輸入與輸出38-39
• 4.5.2 系統(tǒng)的靈敏度39-41
• 4.5.3 測量加速度的準(zhǔn)確率41-43
• 4.6 網(wǎng)狀敏感元件的理論設(shè)計與系統(tǒng)靈敏度推導(dǎo)43-46
• 4.7 本章小結(jié)46-49
• 全文總結(jié)與展望49-51
• 參考文獻(xiàn)51-55
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文55-57
• 致謝57

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李國輝,徐得名,陳堯生;波長掃描法布里-泊羅光纖加速度計的研究[J];光學(xué)技術(shù);2000年04期

  本文關(guān)鍵詞：基于頻率調(diào)制的光纖加速度計的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：387381