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干涉型光纤加速度计系统研究
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2010-08-09
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本文研究了一种基于近克尔逊干涉原理的光纤加速度计系统。该系统具有
结构简单、灵敏度高、抗电磁干扰和传输频带宽等特点，可用于航空航天、惯
性导航、武器引爆、汽车安全行驶、地震检测和石油开采等多个领域，不仅具
有重要的科学意义，更具有广阔的应用价值。
在文中，首先对干涉型光纤加速度计的结构设计和工作原理进行了深入的
研究。从传感原理出发，讨论了光波在光纤中传播时，相位变化与光纤应力应
变之间的关系，在此基础上，进一步推导了加速度与光波的相位变化之间的函
数关系。该加速度计基于迈克尔逊干涉仪结构，其敏感元件由两个缠绕着光纤
的顺变柱体支撑着一个质量块构成，可以近似看成阻尼简谐振子系统。基本：I：
作过程为：敏感元件感受外界的加速度信号，并把它转化成迈克尔逊干涉臂的
拉伸或压缩，从而调制了干涉臂中的光波相位，然后干涉仪将光波的相位变化
转换成光强的变化，并输出给信号处理电路。
信号处理电路是干涉型光纤加速度计系统中的重要部分。本文从系统的角
度出发，分析了信号处理电路的基本原理，讨论了各单元电路的设计方法。其
中，重点分析了有源零差检测技术在信号处理电路中的应用，介绍了该技术实
现相位检测和误差补偿的全过程，为系统的电路设计提供了理论依据。最后，
本文采用MATLAB软件对整个信号处理电路进行了仿真，并对仿真结果进行了分
析和讨论。结果表明，该信号处理系统是科学可行的，最终可以实现待测加速
度信号的高精度检测。
本传感器通过改造，适当地选择换能机构的设计，不仅可以测量微位移，
而且可以应用于压力测量、液体流量测量和振动等物理量的测量，具有广泛的
应用前景。
结构简单、灵敏度高、抗电磁干扰和传输频带宽等特点，可用于航空航天、惯
性导航、武器引爆、汽车安全行驶、地震检测和石油开采等多个领域，不仅具
有重要的科学意义，更具有广阔的应用价值。
在文中，首先对干涉型光纤加速度计的结构设计和工作原理进行了深入的
研究。从传感原理出发，讨论了光波在光纤中传播时，相位变化与光纤应力应
变之间的关系，在此基础上，进一步推导了加速度与光波的相位变化之间的函
数关系。该加速度计基于迈克尔逊干涉仪结构，其敏感元件由两个缠绕着光纤
的顺变柱体支撑着一个质量块构成，可以近似看成阻尼简谐振子系统。基本：I：
作过程为：敏感元件感受外界的加速度信号，并把它转化成迈克尔逊干涉臂的
拉伸或压缩，从而调制了干涉臂中的光波相位，然后干涉仪将光波的相位变化
转换成光强的变化，并输出给信号处理电路。
信号处理电路是干涉型光纤加速度计系统中的重要部分。本文从系统的角
度出发，分析了信号处理电路的基本原理，讨论了各单元电路的设计方法。其
中，重点分析了有源零差检测技术在信号处理电路中的应用，介绍了该技术实
现相位检测和误差补偿的全过程，为系统的电路设计提供了理论依据。最后，
本文采用MATLAB软件对整个信号处理电路进行了仿真，并对仿真结果进行了分
析和讨论。结果表明，该信号处理系统是科学可行的，最终可以实现待测加速
度信号的高精度检测。
本传感器通过改造，适当地选择换能机构的设计，不仅可以测量微位移，
而且可以应用于压力测量、液体流量测量和振动等物理量的测量，具有广泛的
应用前景。
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