光纤加快度传感器原理
直射式光纤传感器,原理便是运用光纤作为光信号的传输通道,直射式出射光纤宣布光,接纳光纤接纳光信号,接纳光纤坐落出射光纤的传达方向上。出射光信号在空间中传达,经过一段介质后再进入接纳光纤。
光纤加快度传感器优势
相对于传统的根据压电、超声等的传感技能,光纤传感技能有着明显的优势,包括:传感和传输信息量大;尺度小、简便;作业频带宽;高于其他传感技能1一3个量级的活络度和分辨率;传感部分结构和几许形状的多样性;遍及适用于各种物理现象的传感,如热空气老化试验箱声场、磁场、温度、旋转等;不受电磁搅扰影响;可运用于高温高压、易燃易爆等恶劣环境;易复用和构成传感网络;易完成实时、在线、散布式传感等等。
光纤加快度传感器运用
光纤传感器在运用上分为传光型的和传感型的。望文生义,前一种便是起到传输光的效果,传感元件要与光纤连在一同;后一种便是既有传输光的效果,又有传感效果。现在研讨热门简直都是后一种,所以我就简略介绍下后一种,由于光纤传感器作为传感用有许多的运用,比方抗腐蚀,抗电磁搅扰等,能够在杂乱恶劣的环境下运用。作为传感用的光纤,原理上便是经过对传输光的偏振,强度,相位,波长,周期,频率等进行调制,经过检测器取得调制成果而进行传感的器材。由于当外界的环境改动时,比方说温度,应力、磁、声、压力、温度、加快度等都会对光纤的折射率散布等一些结构发作细小的影响,导致传输光的特性发作改动,经过勘探这些改动而得到外界的改动,起到传感效果。
光纤加快度传感器分类
1.强度调制型
强度调制型加快度传感器是指经过调制光纤中传输光的强度然后到达丈量加快度的意图,首要包括有透射式、反射式、偏振式等,其长处是结构较为简略、信号易于解调、本钱相对低价,缺陷是精度不高。
(1) 透射式光纤加快 度传感器。
此类传感器的结构特点是运用光纤自身作为移动单元,加快度引起输出光纤振荡导致耦合进入输出光纤的光量改动,从接纳端检测到的光强即可反应出加快度值的巨细。
(2)反射式光纤加快度传感器。
此类传感器在结构上与透射式的不同的当地在于多了一个反射镜,光纤与反射镜均或许作为运动元件。光纤轴线笔直于反射面安顿的称为正镜式,光纤轴线不笔直于反射面安顿的称为斜镜式。
(3)偏振式光纤加快度传感器。
这类传感器是运用光纤自身直接感知质量块的惯性而发作偏振态改动,然后导致输出光强的改动,藉此丈量加快度。Tihon Pierre等人于2012年提出的根据光纤双折射的四种机械换能结构,别离是对光纤发作曲折、揉捏、拉伸和改动效果的U型铝梁。当偏振光从该结构的单模光纤一端输入时,加快度引起光纤的变形然后导致激光偏振态的改动。从别的一端输出的偏 振光经过检偏器后经过光电二二极管来检测,不同的加快度巨细对应不同的偏振态,即不同的接纳光强[1]。
2相位调制型
相位调制型加快度传感器是指经过调制光纤中传输光的相位然后到达丈量加快度的意图,首要包括有Michelson干与式、Mach-Zennder干与式、 F-P干与式等,其长处是几许结构灵活多样,分辨率、活络度等性能指标都十分高,研讨较为广泛。
(1) Michelson干与式光纤加快度传感器。
F Peng等人于2012年规划了-种紧凑型的Michelson干与型加快度计,运用了光纤自身的固有优势,使得传感器尺度和分量都能够做的很小,分量块m用环氧树脂粘在了两根现已粘在一同的单模光纤的中心,光纤_上下端和周围用金属管和固体结构固定住。加快度的改动将会引起作为干与仪两臂的光纤光程差的改动,经过解调相位改动即可取得相应的加快度巨细,这种加快度传感器的活络度和频率响应能够别离做到0.42 rad/g和600 Hz。
(2) M-Z干与式光纤加快度传感器。
陈柳华等人于2010年提出了-种根据光栅士1级干与和相位载波(PGC)调制解调的光学加快度传感计划,与传统的M-Z干与仪不同,这种结构并不是靠M-Z其间的-一个臂作为传感臂,而是以激光笔直入射的正弦振幅光栅作为传感元件。当在光栅平面内有笔直栅线方向的加快度效果在光栅上时,光栅发作相应位移,继而引起PD端干与相位差的改动。M-Z的其间一臂经过PZT生成载波以进步相位解调精度,试验得到的系统误差为[2]。
(3) F-P干与式光纤加快度传感器。
QLin等人于201 1年提出的一种高分辨率加快度传感器结构,单模光纤端面镀半反膜,既做发射光纤又做接纳光纤,固定在V形槽_上。光纤端面与固定在0.1 mm厚的不锈钢环状绷簧网中心0.8 mm厚的质量块上的硅微反射镜构成-一个F-P谐振腔。在V形槽与光纤固定支架之间装有-一个PZT,经过施加音频信号对腔长生成相位载波(PGC) 调制,腔长的改动与光纤轴向方向的加快度巨细成线性关系。该结构的活络度为36dB每1 rad/g,谐振频率为160 Hz,横向活络度-1.8dB每1rad/g[3]。
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