基于多次反射結(jié)構(gòu)的光纖加速度計(jì)增敏技術(shù)研究.pdf

1、在光纖加速度計(jì)中，相位靈敏度和諧振頻率之間存在制約關(guān)系，在保障工作頻帶的條件下難以有效地提高加速度相位靈敏度。近年來(lái)在一些重要測(cè)量領(lǐng)域?qū)铀俣扔?jì)提出了小型化要求，基于MEMS技術(shù)的F-P腔加速度計(jì)是目前小型化研究的熱點(diǎn)之一，但現(xiàn)有的各種增敏措施均難以提高相位靈敏度限制條件，因此，需要尋求一種新的增敏技術(shù)方案。
　　本論文基于梁結(jié)構(gòu)加速度計(jì)性能分析結(jié)果提出了靈敏度約束條件，計(jì)算了彈性柱體結(jié)構(gòu)加速度計(jì)的靈敏度約束常數(shù)，提出了基于多次反

2、射結(jié)構(gòu)的增敏方案。對(duì)該方案性能指標(biāo)的分析中得到了加速度探頭的反射次數(shù)等光學(xué)參數(shù)以及彈性柱體內(nèi)徑等彈性參數(shù)對(duì)相位靈敏度和諧振頻率的影響，并利用一維光纖加速度計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該增敏方案，對(duì)基于MEMS技術(shù)的微型F-P腔加速度計(jì)的靈敏度設(shè)計(jì)提供了一定的參考。
　　論文取得的主要成果如下：
　　1.基于梁結(jié)構(gòu)加速度計(jì)性能分析得到了靈敏度約束條件，仿真分析了探頭結(jié)構(gòu)參數(shù)以及反射介質(zhì)表面反射率、反射次數(shù)及探頭損耗等光學(xué)參數(shù)對(duì)加速度靈敏度和諧

3、振頻率的影響，為優(yōu)化設(shè)計(jì)探頭結(jié)構(gòu)提供了有效的參考指標(biāo)。
　　2.提出了基于空間光多次反射的加速度增敏方案，對(duì)該方案進(jìn)行了理論分析和仿真。結(jié)果表明，通過(guò)增加光束在探頭中的反射次數(shù)，可以在保障系統(tǒng)工作頻帶的條件下有效地提高相位靈敏度，且相位靈敏度的提高和反射次數(shù)的增加成正比。
　　3.研制了反射次數(shù)分別為1次、10次和11次的一維加速度計(jì)探頭，實(shí)驗(yàn)測(cè)得了各探頭的相位靈敏度頻率響應(yīng)。結(jié)果表明，對(duì)于用推挽式結(jié)構(gòu)固定的單臂式加速度計(jì)，