多模干涉光學集成加速度計研究.pdf

1、加速度計作為一種重要的測量儀器，在當前科學研究、生產(chǎn)制造等方面有著廣泛的應用。迄今為止，人們利用轉(zhuǎn)換原理實現(xiàn)了各類加速度計，主要可以分為傳統(tǒng)電學與光學加速度計。本文以光學加速度計為研究對象，采用多模干涉原理，開展相應的理論分析與仿真驗證工作。
　　首先，分別綜述了四類光學加速度計的特點。干涉儀型光學加速度計結(jié)構復雜，布拉格光柵型光學加速度計容易受到外界溫度變化影響，諧振腔型光學加速度計制作過程復雜，以上三種光學加速度計均為分立元件

2、，不易于與其它元件實現(xiàn)集成。進而提出了多模干涉光學集成型加速度計不僅結(jié)構簡單、便于制作，而且還易于集成。
　　其次，闡述了多模干涉原理、光纖傳輸原理和光束傳播法原理。在此基礎上，設計出了多模干涉光學集成型加速度計模型。將多模干涉?zhèn)鞲性街趹伊罕凵?，當懸梁臂受外界加速度作用時，傳感元件尺寸就會發(fā)生變化，根據(jù)彈光效應可知，這種變化使得傳輸?shù)墓獠ㄐ盘柊l(fā)生波長漂移，通過理論分析與計算，獲得外界加速度值。
　　最后，利用MATLA

3、B軟件對基模和高階模進行模場分析。利用MATLAB對高階模與基模耦合效率進行數(shù)值求解，得出信號在多模光纖中傳輸了將近5cm時出現(xiàn)相長干涉，故選定此傳輸距離為多模光纖的長度。利用ANSYS軟件對傳感元件應變與外界加速度之間的關系進行分析。在多模干涉?zhèn)鞲性艿酵饨缂铀俣扔绊懬闆r下，選取輸入光波信號波長為1.55μm，信號波長變化率與理論計算相一致。
　　多模干涉光學集成加速度計具有結(jié)構簡單、容易制作、易集成的特點，在振動傳感等領域具