光纖加速度傳感的靈敏度增強(qiáng)方法研究.pdf

1、當(dāng)前，光纖加速度傳感器發(fā)展迅速，其應(yīng)用領(lǐng)域不僅僅局限于軍事領(lǐng)域，在地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘探、地震監(jiān)測、石油探測、機(jī)器安全檢測等民用領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，于此同時對其性能也提出了較高的要求。目前，光纖加速度傳感器的靈敏度與某些應(yīng)用領(lǐng)域的要求還存在一定的差距，未能實現(xiàn)極微弱加速度信號的探測，極大的制約了其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展。怎樣實現(xiàn)光纖加速度傳感器的高靈敏度成為亟需解決的問題，國內(nèi)外眾多研究者將研究目光匯聚于此，開展了光纖加速度傳感器的靈敏度增強(qiáng)研究，從

2、而推動了光纖加速度傳感器的進(jìn)一步發(fā)展。
　　本文以盤式光纖加速度傳感器為模型，對光纖加速度傳感器的靈敏度增強(qiáng)方法展開了系統(tǒng)研究，主要研究體現(xiàn)在：
　　（1）對盤式光纖加速度傳感器的感知方法與技術(shù)進(jìn)行了研究。在綜合考慮盤片彎曲所產(chǎn)生的徑向應(yīng)變和環(huán)向應(yīng)變的基礎(chǔ)上，建立了盤式光纖加速度計的靈敏度、諧振頻率理論模型，并對相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值仿真；利用有限元軟件對盤式光纖加速度傳感器的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行了軟件仿真，并將理論結(jié)果與軟件仿

3、真結(jié)果進(jìn)行了對比分析。
　?。?）對盤式光纖加速度傳感器的靈敏度增強(qiáng)方法進(jìn)行了研究。探討了光纖盤粘貼區(qū)域、彈性盤片尺寸、傳感光纖類型三種因素對靈敏度的影響，綜合三者的優(yōu)化方案，提出了采用多層光纖敏感盤對盤式光纖加速度傳感器進(jìn)行靈敏度增強(qiáng)的方案，并進(jìn)行了有限元軟件仿真建模。
　?。?）對盤式光纖加速度傳感器實用化技術(shù)進(jìn)行了研究。完成了高靈敏度盤式光纖加速度傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制作、一維及一體化三維光纖加速度傳感器的封裝工藝研究。

4、
　?。?）對盤式光纖加速度傳感器的性能測試方案進(jìn)行了研究。搭建了盤式光纖加速度傳感器的性能測試系統(tǒng)，并對一維光纖加速度傳感器進(jìn)行了性能測試，并在此基礎(chǔ)上開展了一體化三維光纖加速度傳感器的外場和地震信號探測實驗研究。
　　研究結(jié)果表明：用多層纏繞光纖環(huán)的方法可有效實現(xiàn)盤式光纖加速度傳感器靈敏度的倍增；制作的一維光纖加速度傳感器的靈敏度高于6243.4 rad/g，諧振頻率達(dá)到185 Hz，分辨率優(yōu)于50.68 ng/√Hz，