多環(huán)形腔組合瑞利后向散射式光纖轉動傳感器.pdf

1、光纖轉動傳感器用于檢測目標相對于某一軸轉動的角速度，在工業(yè)生產和科學實驗中有著廣泛的應用。瑞利后向散射式光纖轉動傳感器是由A．Kung等人于1997年首次提出的，它是基于單模光纖環(huán)形腔的后向散射特性，屬于非干涉式光纖轉動傳感器。這種環(huán)形結構獨有的特點是，當發(fā)生瑞利后向散射時，光脈沖信號可以在環(huán)形腔中循環(huán)一段時間。光時域反射計(OTDR)發(fā)出的光脈沖信號沿途產生瑞利后向散射信號，回到OTDR的散射信號強度為同一點散射信號的相干疊加與不同點

2、散射信號的非相干疊加之和。 本文在對前人提出的瑞利后向散射式光纖轉動傳感器作充分研究之后，利用多個光纖環(huán)形腔，構建了多種環(huán)形腔組合瑞利后向散射式光纖轉動傳感器新結構，力求找到比單環(huán)測量轉速精度更高的組合結構。 本論文圍繞著所提出的多種組合新結構的輸出特性、系統(tǒng)的可行性和其優(yōu)越性展開深入研究，并選擇三環(huán)的長度分別為1500m、1078m和680m，四個2×2光纖耦合器的耦合系數(shù)分別為95.23％、94.88％、95.26％

3、和95.01％構建了測試系統(tǒng)，主要工作可概括如下： (1)分析了瑞利后向散射式光纖轉動傳感器的工作原理，計算了單環(huán)瑞利后向散射式光纖轉動傳感器的輸出光強。 (2)建立了多環(huán)形腔組合瑞利后向散射式光纖轉動傳感器的理論模型?；趩苇h(huán)瑞利后向散射式光纖轉動傳感器原理，推導了各種組合結構輸出散射信號強度的表達式。 (3)通過計算機仿真理論模型，給出了各種組合結構瑞利后向散射式光纖轉動傳感器信號的輸出特性，同時改變環(huán)長和分

4、光比兩結構參數(shù)，對比了信號的輸出特性，并對結果進行了分析，對結構系數(shù)進行了優(yōu)化。 (4)根據(jù)優(yōu)化得到的結構參數(shù)，構建了雙環(huán)并聯(lián)、雙環(huán)復合、三環(huán)串并聯(lián)、三壞復合的瑞利后向散射式光纖轉動傳感器測試系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的各種結構進行了標定與測試，對測試結果進行了分析與處理，驗證了系統(tǒng)的可行性，并同單環(huán)系統(tǒng)進行了比較，使系統(tǒng)性能得到了不同程度的改善。 多環(huán)形腔組合瑞利后向散射式光纖轉動傳感器同單環(huán)相比，增加了測試的有效數(shù)據(jù)，使其更有利