基于聲子晶體濾波的光纖振動傳感器研究.pdf

1、近年來由于對聲子晶體研究的不斷深入和光纖傳感技術的迅猛發(fā)展,這兩方面的研究也吸引了人們越來越多的注意。本文將這兩種技術結合,圍繞基于聲子晶體濾波的光纖振動傳感器做了以下研究。
　　首先從聲子晶體的理論方面,描述了聲子晶體的基本理論和彈性波基本理論、倒格矢、倒空間與能帶結構的原理,基于平面波展開法對一維聲子晶體的能帶結構進行了仿真分析。計算了由鉛和環(huán)氧樹脂組成,且組分比為1:1、晶格常數(shù)為10mm的一維聲子晶體,在300~1200k

2、Hz的頻率范圍內存在1個帶隙;并基于傳輸矩陣法對其透射譜進行了仿真分析。為了能夠濾除橫波頻率,使用桿狀聲子晶體,并通過邊界條件的添加對細桿的波動方程進行了推導。
　　在一維桿狀聲子晶體的方面,本文通過平面波展開法和傳輸矩陣法計算了一維桿狀聲子晶體的帶隙,并通過對比一維聲子晶體的仿真發(fā)現(xiàn):相對于同樣組成方式的一維聲子晶體,一維桿狀聲子晶體在相同的頻率范圍內,具有的帶隙數(shù)量更多。通過仿真計算,分析了材料參數(shù)對聲子晶體帶隙的影響,確定了

3、適合制造振動傳感器濾波用的一維桿狀聲子晶體的材料:鋁、硅橡膠。由于硅橡膠這類高分子材料的粘彈特性,基于白光干涉原理和光纖法布里-珀羅腔原理設計實驗,測量得到硅橡膠的楊氏模量約為3.3×106Pa和吸收系數(shù)約為4.926×10-7s/m。初步確定了適用于光纖振動傳感器濾波所使用的一維桿狀聲子晶體的材料參數(shù)、結構(鋁和硅橡膠,晶格常數(shù)10mm,組分比1:1)。
　　在基于聲子晶體濾波的光纖振動傳感器的研究方面,通過基于聲子晶體濾波的光