光纤Bragg光栅振动加速度测量系统的设计与研究

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随着光纤光栅制造技术的不断完善和应用成果的不断出现,光纤光栅已成为目前最具有挑战性和最有发展前途的光纤无源器件之一。光栅直接制作在光纤纤芯上,具有确定的中心波长,且具有受温度、应变等物理量调制的特性,由于光纤光栅的波长编码、易于分布式优点,所以被广泛应用于测量领域。论文在对国内外振动加速度测量技术的研究现状进行深入分析的基础上,设计了一种新型的光纤布拉格(Bragg)光栅振动加速度测量系统。首先,论文从光纤Bragg光栅的传感机理入手,着重对光纤Bragg光栅应变传感特性进行了系统的分析。接着,在分析了加速度传感器力学模型和特征方程的基础上,设计出基于等强度悬臂梁的加速度测量探头。并进行了理论推导验证,证实其可以实现加速度的测量。其次,在分析比较常见的信号解调技术的优缺点的基础上,提出了一种基于马赫-曾德尔(M-Z)干涉仪的线性边沿解调法,此解调方法适用于动态信号的测量,并实现了全光纤网络的检测。此外,论文设计出了光纤Bragg光栅振动加速度的测量系统,并对系统的组成部分做了详细的介绍。最后,论文在理论分析的基础上设计出实验系统,并对动态信号的测量进行了仿真实验,证明了此振动加速度测量系统具有较高的测量精度。此外,对测量系统中的误差进行了分析,提出了改善系统,减小误差的补偿方法。
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