MEMS光纖加速度傳感器理論研究.pdf

1、微型加速度傳感器具有高可靠性，高靈敏度等特點，在汽車工業(yè)、航天、生物和醫(yī)學等領域受到了廣泛的關注。目前，微型加速度傳感器的測量原理大多采用電容式、壓阻式、熱電偶式等較為成熟的結構，對于光電式的微加速度傳感器的研究比較少，而與成熟的光纖傳感技術相結合的光纖加速度傳感器的研究很少。論文應用MEMS技術與全光纖干涉原理相結合提出了一種光纖微加速度傳感器，對該系統(tǒng)的傳感機理，光路系統(tǒng)，信號處理系統(tǒng)進行研究。在一定程度上既解決普通光纖制作的光學器

2、件尺寸很難縮小的問題，同時又能彌補集成光波導器件制作難度高和損耗較大的缺點和不足。
　　本文首先介紹了國內(nèi)外關于微加速度傳感器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，論述了光纖傳感技術的基本原理，分析了幾種典型的相位調(diào)制型干涉儀的干涉原理，為后文加速度測量提供了理論基礎。
　　其次，對邁克爾遜干涉型光纖加速度計的結構和工作原理進行了深入的研究。從傳感原理出發(fā)，討論并推導了光在光路中傳播時光程差變化。該光纖加速度計的工作過程為：敏感元件感受外界

3、的加速度信號，并把它轉化成麥克爾遜干涉條紋的移動，干涉條紋的移動數(shù)量即代表被測加速度值。
　　再次，利用材料力學的相關原理建立起質量塊的位移運動方程，并將它們與干涉條紋信息的測量聯(lián)系起來，從而實現(xiàn)運動量向光學量的轉換分析了傳感系統(tǒng)的各個設計參量對傳感器量程、分辨率以及測量精度等性能的影響，給出了設計參量的選取原則以及技術指標的理論值。
　　最后，由于輸出的加速度計信號通常受到隨機噪聲的干擾，所以討論了加速度傳感器的噪聲來源，