顺变柱体型全光纤加速度检波器敏感元件

本文阐述了顺变柱体型全光纤加速度检测波器敏感元件的工作原理及结构设计。该敏感元件包括两个顺变柱体和一个质量块,两顺变柱体上都紧紧地缠绕着单模光纤,形成了迈克尔逊干涉仪的两个臂。经理论计算证明,其灵敏度和频率响应可通过适当选择顺变柱体的材料和尺寸、质量块的质量及光纤包层直径来设计确定。     

三分量全光纤加速度检波器及数字处理系统

研制出三分量全光纤加速度检波器及其数字信号处理系统。该检波器由一个质量块，六个顺变柱体，三组迈克耳孙干涉仪光路组成。顺变柱体是检波器敏感元件中的关键部件。该检波器数字信号处理系统以TI公司的高性能数字信号处理芯片为核心，辅以必要的电路，实现了对加速度信号的高精度检测和误差信号的补偿。测试结果表明，检波器在共振频率以上有较好的频率响应，输入信号与输出信号吻合较好；检波器在共振频率以下亦有较好的频率响应。最后给出了检波器频率响应曲线。     

全光纤加速度地震检波器敏感元件横向振动限制的研究

简要介绍了全光纤加速度地震检波器的工作原理和敏感元件的结构特征 ,详细描述了质量块横向振动限制膜片的设计理论。实验结果表明 :采用双膜片限制质量块横向振动的检波器的频谱较未加限制膜片的频谱有明显改善     

用光纤迈克耳孙干涉仪测量折射率

对测量群折射率的白光干涉和光纤迈克耳孙(Michelson)干涉仪技术进行了改进.采用样吕夹片和样品与探测纤端面接触的方法,可以使群折射率的测量过程简单化.根据反射峰宽度的变化,可以调整样品反射界面与光纤的准直性,提高测量精度.     

高灵敏光纤光栅加速度检波器理论模型研究

针对两点封装,建立光纤光栅加速度检波器通用模型,理论推导加速度检波器灵敏度和谐振频率的解析表达式,深入研究加速度灵敏度和谐振频率的影响因素,讨论封装光纤刚度系数与检波器结构刚度系数之比对检波器响应特性的影响,并分析刚度比分别在0~1、0~100范围随着等效质量的增大(0 g~100 g),加速度灵敏度和谐振频率的制约关系,及在0 Hz~500 Hz(中低频)和0 Hz~1 200 Hz(中高频)范围内灵敏度的变化规律。此外,分别以封装光纤长度为10 mm和60 mm举例分析长度对上述二者的影响,各项仿真中灵敏度均会高达~1 000 pm/G,并引入品质因数的概念。所提理论研究对FBG加速度检波器的设计和综合性能的评价具有重要的指导意义,为器件参数优化提供理论依据。     

基于长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪的溶液饱和点测量

采用掩模法制作周期为400μm的长周期光纤光栅,在其一端6cm处镀制Ag反射膜,制成LPFG-Michelson干涉仪.以NaClO3溶液为例,逐次添加等量溶质,研究基于LPFG-Michelson干涉仪快速标定特定温度下溶液饱和点的实验装置及方法.基于相位差原理,求解纤芯、包层模本征方程,分析了LPFG-Michelson干涉仪谱线移动随外界环境的变化规律,参照理论计算曲线,分析实验测得的损耗谷波长移动量随添加的NaClO3粉末质量的变化曲线,最小二乘法拟合后,再计算未饱和及饱和时的拟合曲线的交点,得出NaClO3水溶液在32℃下的饱和点,与已知文献测定值相差仅1.5%.     

盘片式光纤传感器灵敏度计算方法

系统地开展了对各类盘片式光纤传感器灵敏度的研究工作。以周边固支、中心镶嵌刚性质量块的盘片式光纤加速度传感器为例,分析了传感器弹性盘片上各点的应力应变状态;结合迈克耳孙干涉仪原理,建立了计算传感器加速度灵敏度的数学模型,并讨论了粘贴光纤盘的最佳尺寸。制作两个相应的传感器进行对比实验,验证了上述计算模型的正确性。采用上述模型系统地推导了不同边界条件情况下盘片式光纤传感器的粘贴区域和灵敏度计算公式。对盘片式光纤传感器如光纤加速度传感器、光纤压力传感器、光纤水听器等的设计制作具有理论指导作用。     

压电陶瓷发热对光纤光栅传感信号干涉解调的影响

对于光纤光栅传感的非平衡干涉解调技术,理论和实验均证实充当其驱动元件的压电陶瓷通电发热会引入热噪声,导致解调输出的相移信息中出现附加相移。为排除热噪声对解调结果的干扰,提出了将驱动元件从干涉装置中分离出来的新方案。对于无温度控制、有温度控制以及分离驱动元件的三种Michelson非平衡干涉解调装置,实验证实第三种方案不仅可根除热噪声的影响,且无需克服热惯性而达到新的热平衡。系统传感灵敏度的实验值为0.9609°/με,分辨率可达5.5nε。     

共光声池腔芯轴型空气衬底光纤麦克风

声传感器和光声池是激光光声光谱技术的核心组件.结合光纤迈克耳孙干涉仪、相位载波解调技术和纵向共振光声池,提出一种共光声池腔的芯轴型空气衬底光纤麦克风.光纤麦克风中的铜毛细管被用作光声池的共振腔,传感臂由10 m长的超细光纤缠绕在铜毛细管上构成,参考臂为5 cm长的短臂且已进行隔声隔振处理.基于结构共振频率稳定的特点,优...     

光纤迈克耳孙干涉仪的制作及调试

介绍了制作光纤迈克耳孙干涉仪的方法.光纤迈克耳孙干涉仪要用单模光纤传输光束,还要用可见光及不可见光调整光路,因此调试仪器比较困难.为了改善光斑的大小,需要安装自聚焦透镜,这样光斑直径就由原来的60μm扩大到1800μm.而干涉仪的调试可以通过近距离及远距离的方法实现,有时会出现信号波动大无法得到稳定读数的情况,这是反射镜M放置在特殊位置所致,文中对此做了详细介绍并给出了解决方案.     

基于Labview的迈克尔逊干涉仪测量空气折射率虚拟实验研究

对迈克尔逊干涉仪测量空气折射率干涉实验的物理特征进行了仿真研究并动态展示了实验结果.     

一种高冲击MEMS加速度传感器的仿真与优化

基于高冲击MEMS加速度传感器的冲击灵敏度、频率响应与敏感芯片的结构尺寸存在相互制约关系,提出在满足传感器结构强度和固有频率条件下,提高传感器冲击灵敏度的理论分析、仿真模拟与实验验证的方法。运用ANSYS软件对敏感芯片的弹性膜片厚度与中心岛厚度进行多次设计与仿真,通过多组仿真数据对传感器的结构尺寸进行优化。高冲击实验验证表明,优化的传感器结构尺寸、性能指标能够满足设计要求,冲击灵敏度较高。     

基于迈克尔逊干涉原理测量金属热膨胀系数仪器的改进

在利用迈克尔逊干涉原理测量金属热膨胀系数的基础上,运用CCD成像系统取代原有观察屏,更利于观察并记录数据。     

基于迈克耳孙干涉仪的微机械光纤信号调制器

基于迈克耳孙干涉仪原理,设计了利用双光束干涉效应的微机械光纤信号调制器.实验中从输入端输入的光纤信号,经分光板后分为光强相等的透射光束与反射光束;调制信号以电压形式加载于压电陶瓷,使其伸缩振荡,以调制透射光束与反射光束之间的光程差;透射光束与反射光束经透镜聚焦后在输出端面发生双光束干涉,在输出端输出被调制的光信号,再耦...     

Michelson干涉仪式光纤空气声传感器

介绍了一种用于直升机等低空目标探测的光纤空气声传感器.该传感器基于光纤Michelson干涉仪的原理,结合弹性盘片的应力应变理论分析和光纤粘接的工艺设计,采用相位载波解调技术进行信号解调.对比实验测试验证了这种声音探测技术可行性.传感器理论灵敏度为2.38 rad/Pa,实测灵敏度为1.5 rad/Pa,采用PGC相位解调理论最小可探测的最小声信号为6.7 μPa,即9.5 dB.传感器在20～300 Hz范围内响应基本平坦.结合声音传播规律分析并肯定其在实用中的可行性.     

基于迈克耳逊干涉仪的空间调制型干涉成像光谱仪

试制了一台基于迈克耳逊干涉仪的空间调制型干涉成像光谱仪原理样机。样机将迈克耳逊干涉仪光路中的一面反射镜偏转一个小角度,使经两平面镜反射后的两束光波面之间产生一维连续的光程差,在图像传感器的像面上形成空间调制干涉条纹,构成空间调制型干涉成像光谱仪。一系列原理验证性实验表明:光谱仪原理正确可行,实验结果与理论相符,并且具有高通量,高信噪比,大视场和体积小,重量轻的优点。     

基于FPGA的国产MSA009加速度计测试系统设计

针对国产MEMS加速度计MSA009的工作原理和输出特性,设计了一种测试系统,以Spartan II系列的XC2S30为主控芯片,并结合外围电路搭建了测试系统。基于ISE 8.1平台,采用VHDL硬件描述语言实现了对A/D转换芯片和Flash的控制,完成了加速度计输出信号的实时采集与存储。利用高精度三轴位置速率转台对测试系统进行试验验证,并对所采集的数据进行分析处理。经试验论证,该测试系统实现了对MSA009加速度计的测试,具有良好的实用性、稳定性。     

基于迈克尔逊干涉仪的太赫兹光谱高速探测方法研究

太赫兹光谱技术作为获取物质在太赫兹频段信息的主要方法,已经被广泛应用于物质成分的测定,而其在成分分布成像方面则有着更广阔的应用前景,例如片剂药品的有效成分检测、行李安检的危险物品检测等。现有的太赫兹光谱探测方法时域光谱技术（THz-TDS）和频域光谱技术（THz-FDS）均不能很好地兼顾光谱分辨率与扫描时间;且获得物质光谱数据往往要花费数秒乃至数分钟时间（取决于光谱仪的结构）,这对多像素成像系统显得过于迟缓,更无法达到视频成像的速率需求,严重制约了太赫兹光谱成像的实际应用。目前的太赫兹波成像多为全频段波强度成像,只能反映样品的空间分布信息,并不能反映出样品的光谱即成分信息。因此,对太赫兹光谱探测速率的提升十分迫切,太赫兹光谱高速探测的实现不仅可以显著减少物质成谱的实验耗时,还为实现物质的太赫兹光谱成分分布成像提供了可能。提出了一种基于迈克尔逊干涉仪的太赫兹光谱高速探测方法,在设计了该方法装置结构的基础上,理论分析了其工作过程,同时进行了太赫兹光谱的计算。然后从数据采样、数据处理及参数选择这几个方面进行问题分析,计算得出该方法能够显著加快物质太赫兹光谱的扫描获取速率。最后,对该方法建模进行仿真研究,模拟实现其完整的探测过程。在仿真研究中,以太赫兹辐射源的频谱分布为例,将该方法的建模仿真结果与时域光谱技术（THz-TDS）测试结果进行了对比,结果表明时域光谱技术（THz-TDS）所测得的频谱曲线可以近似看作是该高速光谱探测法所得频谱曲线的包络线,两种不同方法所得频谱结果具有较强的一致性。总之,该方法能够进行样品的太赫兹光谱探测,且在保证分辨率相同的前提下,较时域光谱技术（THz-TDS）显著加快了成谱速率,为实用、高通量太赫兹光谱成像提供了一种可能。