一种新型全光纤速度干涉仪

基于传统速度干涉仪(VISAR)和光纤速度干涉仪(AFVISAR)的特点,提出了一种由光纤和光纤耦合器组成的工作波长为532nm的新型全光纤速度干涉仪(NAFVISAR)。该干涉仪采用多模光纤器件构成分离系统,单模光纤器件组成核心部分。由于有两路携带不同信息的光束经不同路径传输到耦合器中,当这两路光束满足干涉条件时,可利用它们的干涉场信息来调解出被测靶的信息,从而区分波面的加减速变化。用该系统进行了Hopkinson森杆一维应力加载下的入射杆端面的速度剖面测试,实测速度最大值为49. 36m/s,与理论速度的最大值50. 16m/s基本符合,实现了全光纤速度干涉仪的实用化。

全光纤速度干涉仪数据处理方法

准确地从试验数据计算输出信号相位差、振幅比及基线位置是 AFVISAR 数据处理程序所要解决的一项关键问题。通过对 AFVISAR 输出信号利萨如图形的深入研究,提出了一种自动拟合数据处理参数的算法。在借鉴传统速度干涉仪(VISAR)数据处理方法的基础之上,开发了AFVISAR 数据处理程序。运用该程序对 Hopkinson 压杆加载下的试验数据进行了处理,实测自由面速度的上升前沿和阻抗匹配法得到的结果相当一致。实测的速度最大值为 12.8m/s,与理论值13m/s 非常接近,表明该处理程序可以准确地、自动地拟合 AFVISAR 输出信号参数。

全光纤速度测量仪的研究

本文提出一种由单模光纤及其无源器件构成的全光纤速度测量仪。在具体分析该测量仪的工作原理基础上研制了一套实用的速度测量系统,并且将该干涉仪与传统的迈克尔逊速度干涉仪进行了比较。将其应用于喇叭的振动测量中,获得了稳定的、可重复的实验曲线。

提高全光纤速度干涉仪系统灵敏度的一种方法

介绍了用3×3耦合器代替2×2耦合器来提高探测器灵敏度的一种方法。先用3×3耦合器的耦合模理论得出了3×3耦合器的输出端输出的三路信号相位差的特性,然后解释了这种输出特性能提高探测器灵敏度的原因,最后讲述了在实际操作中提取输出端信号的方法。

基于LABVIEW的全光纤速度干涉系统的仪器仿真研究

重点分析仪器的选取，分别从光源的功率、耦合器分光比、损耗等方面出发来考虑仪器选取的分析改进，得出新的更有利于精确测量的仪器系配置．同时利用Labview仿真平台，构建了匀速、匀变速和变加速等3种基本测速模型，提出了1种基于工作波长为1550nm，由单模光纤和2×2耦合器组成的改进型全光纤速度系统及其仿真程序．

面向深地探测的光纤重力梯度仪测量原理与研制进展

发展深地探测技术对于推进地球物理发展有重要意义.基于重力梯度的深地传感技术具备自身独有的优势,可以有效弥补现有主要方法的局限.本文提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的重力梯度测量原理,将重力梯度转化为角加速度并利用光纤角加速度计进行精密传感.本文设计了重力梯度原型样机,并利用ANSYS有限元仿真论证了其可行性与稳定性,在此基础上对光纤重力梯度原型样机进行了长达14天的连续静态测试,得到角加速度测量本底噪声低于3×10^(-10)rad·s^(-2)·Hz^(-1/2),对应重力梯度测量噪声达0.68 E·Hz^(-1/2).基于光纤Sagnac干涉仪的重力梯度测量没有对传感单元一致性的要求,无需复杂的环境控制与辅助设备,测试结果展现了其高灵敏度特性以及应用于深地探测的巨大潜力.

用于多点测试的全光纤速度干涉仪研究

基于时分复用(TDM)原理,提出了一种新型的用于多点速度测试的全光纤干涉系统,通过同一个冲击靶面的测速实验验证方案的可行性。该系统通过在原有全光纤速度干涉仪(AFVI)的探测端口引入光纤耦合器和延迟线,由于延时的存在,被测点干涉信号之间在时间上存在相同的延时,利用时分复用原理,能够实现以往需要多套速度干涉仪才能实现的对测试靶面的多点测试功能。通过对同一个测试自由面上的两点进行测试,得到了具有一定时延的相似干涉条纹,而且延迟的时间与光纤延迟线对应。实验验证了系统设计的正确性。

一种路径消扰型全光纤速度干涉仪

在使用全光纤速度干涉仪测速时,由光纤传输路径引入的环境噪声会影响速度测量的准确性.提出了一种路径消扰型全光纤速度干涉仪.构建了两个具有完全对称光路结构的传感子系统,其中一个子系统采用传统全光纤速度干涉仪的结构,记录自由面运动和噪声的叠加信号;另一个子系统用于记录噪声信号.同一振动扰动在两子系统中引起的相位移动相同,通过对两子系统测量得到的相位信号做处理,可以实时修正由噪声造成的相位偏差.实验结果表明,该路径消扰型全光纤速度干涉仪能很好地抑制宽频噪声和固定频率噪声对测速结果的干扰.系统对固定频率噪声的抑制能力达30dB,抗干扰能力明显提升,速度测量的准确性得到了提高.

光纤耦合器与速度干涉仪的灵敏度

通过改进光纤定向耦合器的结构,可以显著提高光纤速度干涉仪的灵敏度。该文从熔融拉锥型光纤定向耦合器的数学模型出发进行研究,详细分析了2×2和3×3型光纤定向耦合器在全光纤速度干涉仪(AFVISAR)中的具体作用,并对此两种结构的光纤速度干涉仪的性能(主要是灵敏度)的优劣进行了对比分析,表现出3×3型光纤定向耦合器构成的两端探测系统的优越性。最后提出采用N×N型光纤定向耦合器可能带来的光纤速度干涉仪性能的提高和适用局限性。

基于DSP的干涉型光纤加速度计检测方案的研究

针对采用PGC解调方案的光纤加速度计,提出了一种基于高速数字处理芯片(DSP)的数字检测方案.介绍了DSP系统的软件和硬件的设计及实现.以DSP为核心的数据采集处理系统在光纤加速度计测量系统中得到了很好的应用.系统经过了软件和硬件的调试工作,完成了PGC解调工作.光纤加速度计检测的信号得到了解调,取得了预期目标,这也进一步说明了利用DSP芯片进行数字PGC解调处理方案的可行性.

全保偏光纤加速度矢量传感器的设计与实验

阐述了全保偏光纤加速度矢量传感器的基本工作原理,进行了三维探头结构设计,对系统的谐振频率和加速度灵敏度进行了理论分析,并进行了一维光纤加速度传感器实验,验证了这种全保偏光纤加速度矢量传感器的谐振频率和加速度灵敏度理论分析和结构设计的合理性。

基于光纤-镜面干涉腔的光纤加速度计

设计、研制了一种基于光纤-镜面干涉腔的光纤加速度计。介绍了该加速度计的传感原理及弹性结构设计,并对其性能进行了实验测试。该加速度计用固定于圆网状弹性结构上的硅微反射镜与处理过的光纤端面构成光纤-镜面干涉腔来产生相位差随外界加速度改变的光干涉信号;采用相位生成载波技术通过对干涉信号的调制和解调实现对相位差的精确测定。应用工程软件Cosmosworks(Solidworks)对该加速度计弹性结构的灵敏度进行了理论分析,并与样机测试比较。结果表明,该光纤加速度计的灵敏度为63.2rad/g,共振频率为160Hz,分辨率为4μg而动态范围接近108,结果与理论分析符合得较好。该加速度计不仅结构简单,还集成了多维加速度计的优势。

全光纤加速度传感技术的研究

证明了光纤适合对加速度场的感知 ,研究了干涉型全光纤加速度地震检波器 ,得出光纤的应力应变和被测信号加速度之间的关系 ,综合考虑全光纤加速度地震检波器灵敏度和频带的要求设计了变化光纤的长度和质量块的大小和形状。采用交流相位跟踪零差检测的方法 ,使振动信号以电的形式得以真实地再现。研制的全光纤加速度地震检波器样机 ,具有抗电磁干扰、测量频谱范围宽 ,检测灵敏度高等优点 ,且输出信号与待测信号波形一致性好。用压电陶瓷同时完成了相位调制与误差补偿 ;利用干涉端面镀膜技术提高了反射光能量 ;采用双横向限制簧片有效地限制了质量块的横向振动。

采用GRIN透镜之光纤加速度计原理分析

根据近轴子午光线方程，研究了自聚焦透镜光纤加速度计的工作原理。据光功率耦合，分析了光纤和自聚焦透镜物理参数之选择。同时，对自聚焦透镜倾斜的影响给出了定量分析。本文从理论上证明了这种结构新颖，体积极小，精度高，成本低之自聚焦透镜光纤加速度计是合理可行的。

一种液体配重光纤加速度计的设计与分析

利用Mach-Zehnder干涉原理,在单模光纤测重力加速度的装置中,提出了一种应用液体配重的方法设计出的轴心式传感器探测装置,并对此种设计形式进行了理论推算,得出了加速度与设计参量的关系,分析了此种设计的有效性.

一种基于外腔式法布里-珀罗干涉仪的光纤加速度计

研制了一种基于外腔式法布里-珀罗(F-P)干涉仪的光纤加速度计,理论分析了影响标度因数的结构参数,并利用有限元分析软件ANSYS对该结构进行仿真分析。F-P干涉仪由光纤端面和固定在弹性膜片上的反射镜组成,膜片上加工两圈花瓣状分布的弧形阵列。这种F-P干涉仪结构标度因数高、横向串扰小。经实验测定,该光纤加速度计标度因数为155.48 rad/g,与仿真分析结果基本吻合,交叉灵敏度仅为4.87×10^(-2) rad/g,分辨率为100mg,零位稳定性为125mg,提出了进一步提高性能的方法。

三分量光弹光纤加速度传感器弹性系统

为提高三维地震勘探的分辨率和精度,设计了一种新型的三分量光弹光纤加速度传感器,对加速度的敏感由光弹晶体、质量块、复合臂弹簧片构成的弹性系统实现.为消除三分量光弹光纤加速度传感器中与质量块运动方向不平行的运动的干扰,弹性系统设计为线性系统.对弹性系统的线性响应、频率特性进行了理论和实验研究.设计制作并实验了线性度良好的复合臂弹簧片,其相对非线性误差小于 0. 01.光弹晶体采用对加速度的变化在宽度方向获得良好线性响应的各向同性聚碳酸酯材料.以该弹性系统为基础的传感器,在 0~3 000Hz的频率范围可精确测量 0~50m/s2 的加速度.

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。

一种光纤加速度计传感原理的物理学分析

给出了一种相位调制型Mach—Zender光纤加速度传感器,阐述了该种干涉型光纤加速度计的结构设计及工作原理.通过对该光纤加速度传感系统的力学模型的分析,详细推导出了反映被测信号的加速度与干涉输出的相位差之间的关系表达式,并讨论了决定加速度相位灵敏度的相应参数.