光纖三軸矢量振動(dòng)傳感器具有測(cè)量精度高、便于組網(wǎng)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在航空航天、橋梁水利工程、安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文從實(shí)際應(yīng)用出發(fā),圍繞光纖三軸矢量振動(dòng)傳感及解調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)展開研究,該課題的研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)常用光纖矢量振動(dòng)傳感器靈敏度不高的問題,在研究了強(qiáng)度調(diào)制型光纖懸臂梁結(jié)構(gòu)傳感器、波長(zhǎng)調(diào)制型光纖光柵傳感器以及相位調(diào)制型多種干涉結(jié)構(gòu)傳感器對(duì)靈敏度性能影響的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)制作了薄膜片式光纖M-Z干涉型振動(dòng)傳感器,并對(duì)設(shè)計(jì)的傳感器進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,設(shè)計(jì)制作的傳感器靈敏度可達(dá)6969.5rad/g,線性度為99.8%。在靈敏度的誤差范圍為±5%時(shí),頻率范圍為10Hz-240Hz。為實(shí)現(xiàn)對(duì)工程應(yīng)用中信號(hào)的高精度解調(diào),在研究了相位生成載波解調(diào)技術(shù)和3×3耦合器解調(diào)技術(shù)的基礎(chǔ)上,針對(duì)傳統(tǒng)的3×3耦合器解調(diào)算法存在去直流不完全以及自動(dòng)增益控制部分的輸出與核心控制部分的輸出不成比例的問題,設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型3×3耦合器解調(diào)算法。通過(guò)合理調(diào)節(jié)去直流運(yùn)算放大增益,并用幅度歸一化處理代替原來(lái)的自動(dòng)增益控制部分,對(duì)改進(jìn)型3×3耦合器解調(diào)算法進(jìn)... 

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 光纖矢量振動(dòng)傳感器
        1.2.1 光纖矢量振動(dòng)傳感器基本原理
        1.2.2 光纖矢量振動(dòng)傳感器研究現(xiàn)狀
    1.3 光纖傳感器相位解調(diào)技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要工作及章節(jié)安排
第2章 光纖干涉型矢量振動(dòng)傳感器的理論基礎(chǔ)
    2.1 光纖波導(dǎo)原理
    2.2 典型相位調(diào)制型光纖傳感結(jié)構(gòu)
        2.2.1 基于Fabry–Perot干涉結(jié)構(gòu)振動(dòng)傳感
        2.2.2 基于Sagnac干涉結(jié)構(gòu)振動(dòng)傳感
        2.2.3 基于Michelson干涉結(jié)構(gòu)振動(dòng)傳感
        2.2.4 基于Mach-Zehnder干涉結(jié)構(gòu)振動(dòng)傳感
    2.3 M-Z型光纖傳感相位調(diào)制原理
        2.3.1 外界應(yīng)力應(yīng)變效應(yīng)引起光纖中光的相移
        2.3.2 光纖的溫度應(yīng)變效應(yīng)引起光的相移
    2.4 光纖干涉儀的相位解調(diào)技術(shù)
        2.4.1 普通外差解調(diào)技術(shù)
        2.4.2 合成外差解調(diào)技術(shù)
        2.4.3 主動(dòng)零差相位解調(diào)法
        2.4.4 被動(dòng)零差相位解調(diào)法
    2.5 本章小結(jié)
第3章 三軸矢量振動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.1 光纖振動(dòng)敏感單元設(shè)計(jì)
        3.1.1 振動(dòng)傳感器敏感單元模型設(shè)計(jì)
        3.1.2 振動(dòng)模型應(yīng)力分析
        3.1.3 振動(dòng)敏感單元靈敏度和諧振頻率理論分析
        3.1.4 振動(dòng)敏感薄膜片的選擇
        3.1.5 振動(dòng)敏感單元結(jié)構(gòu)的有限元分析
    3.2 光纖振動(dòng)傳感器性能分析
        3.2.1 光纖振動(dòng)敏感盤特性分析平臺(tái)
        3.2.2 振動(dòng)傳感器頻率響應(yīng)測(cè)試
        3.2.3 振動(dòng)傳感器靈敏度測(cè)試
    3.3 三軸光纖矢量振動(dòng)傳感器
        3.3.1 三軸光纖矢量振動(dòng)傳感器設(shè)計(jì)方案
        3.3.2 三軸光纖矢量振動(dòng)傳感器的傳感原理
        3.3.3 三軸光纖矢量振動(dòng)傳感器的指向性分析
        3.3.4 三軸光纖矢量振動(dòng)傳感器各軸向串?dāng)_分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 傳感器信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)研究
    4.1 相位生成載波解調(diào)技術(shù)
        4.1.1 相位生成載波調(diào)制技術(shù)
        4.1.2 相位生成載波解調(diào)原理
        4.1.3 最佳調(diào)制深度的選擇
        4.1.4 振動(dòng)信號(hào)相位解調(diào)實(shí)驗(yàn)
    4.2 3×3耦合器解調(diào)技術(shù)
        4.2.1 3×3耦合器解調(diào)原理
        4.2.2 3×3耦合器非理想情況下對(duì)解調(diào)運(yùn)算的影響
        4.2.3 解調(diào)算法的改進(jìn)
        4.2.4 改進(jìn)解調(diào)算法實(shí)驗(yàn)
    4.3 系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 激光光源的選擇
        4.3.2 光纖耦合器的選擇
        4.3.3 光電器件選擇及光電探測(cè)器設(shè)計(jì)
        4.3.4 數(shù)據(jù)采集卡的選擇及數(shù)據(jù)處理
    4.4 本章小結(jié)
第5章 光纖矢量振動(dòng)傳感系統(tǒng)搭建與測(cè)試
    5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
    5.2 轉(zhuǎn)機(jī)測(cè)試實(shí)驗(yàn)
    5.3 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介
攻讀碩士學(xué)位期間研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[5]F-P聲壓傳感器的PGC解調(diào)及復(fù)用技術(shù)研究[D]. 符浩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[6]基于Mach-Zehnder干涉的光纖振動(dòng)數(shù)據(jù)采集與分析研究[D]. 崔光磊.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2018
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[8]基于FPGA的雙M-Z分布式光纖傳感技術(shù)研究[D]. 衛(wèi)揚(yáng)道.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2017
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[10]光纖光照度與溫度傳感器的研究[D]. 秦旭輝.山東建筑大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3730819