光纤加速度传感器技术研究

光纤加速度传感器技术研究

论文摘要

目前利用光纤作为敏感元件可以用来测量位移、速度、加速度、压力、水声、温度、电场、磁场等各种物理量,具有极高的灵敏度、安全性、抗电磁干扰、绝缘性、质量轻、易于成阵,便于实现传感、传输的一体化合成等诸多优点,正在广泛的应用于现代测量领域。光纤加速度传感器是其中重要的应用之一。结合目前国内外光纤加速度传感器的研究现状,以及在光纤加速度传感器实用化进程中遇到的问题,对光纤加速度传感器的结构、检测原理进行了理论分析与实验,对实验中出现的一些问题进行了研究并提出了相应的解决方案。采用带法拉第旋转镜(FRM)的1310nm Michelson干涉仪作为测量机构,详细阐述了干涉型光纤加速度传感器的基本原理和零差检测技术,对基于DSP的光纤加速度传感器数字化检测系统中出现的“积分效应”问题进行了分析,并提出了解决方案,利用基于LabVIEW的数字化检测平台对方案的可行性进行了验证。在研究过程中,完成了以LabVIEW为核心的光纤加速度传感器数字化检测平台的构建,并利用网络技术添加了相应的网络功能,所设计的平台可以方便的完成光纤加速度传感器检测系统的实验,对于分析光纤加速度传感器的关键技术具有很大的帮助,对加快光纤加速度计传感器实用化进程起到了积极的作用。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景和意义
  • 1.2 目前的研究现状
  • 1.3 本课题的研究内容
  • 第2章 光纤加速度传感器的结构原理
  • 2.1 相位调制基本原理
  • 2.1.1 应力应变效应
  • 2.1.2 温度应变效应
  • 2.2 光纤干涉仪
  • 2.3 基于Michelson干涉仪的加速度传感器
  • 2.3.1 Michelson双光束光纤干涉仪的基本原理
  • 2.3.2 基于Michelson双光束干涉仪的探头结构
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 干涉型光纤加速度传感器的检测技术
  • 3.1 干涉信号检测概述
  • 3.2 PGC检测原理
  • 3.3 PGC检测方案模型的数学分析
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 基于虚拟仪器的PGC检测研究
  • 4.1 虚拟仪器技术概述
  • 4.2 LabVIEW软件概述
  • 4.3 检测平台的结构
  • 4.4 LabVIEW实现PGC检测
  • 4.5 网络化检测平台
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 虚拟仪器用于加速度传感器的研究
  • 5.1 时间延迟对检测结果的影响
  • 5.2 部分直流漂移对检测结果的影响
  • 5.3 影响动态范围上限的因素
  • 5.4 影响动态范围下限的因素
  • 5.5 采样速率对信号检测的影响
  • 5.6 “环境漂移”的积分效应研究
  • 5.6.1 “环境漂移”的积分效应
  • 5.6.2 解决方案
  • 5.7 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢
  • 个人简历
  • 相关论文文献

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