基于频率调制的迈克尔逊光纤加速度计及其调制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于频率调制的迈克尔逊光纤加速度计及其调制方法，它结构合理，可有效抑制噪声干扰。包括激光器，激光器输出光波由频率发生器进行频率调制，调制后光波送入光纤耦合器a进行分离，一束光波由光电探测器a接收并经锁相放大器a输入计算机；迈克尔逊干涉仪中采用光纤耦合器b、敏感元件、以及反射元件a、反射元件b对光波进行干涉，光纤耦合器b输出的反射光由光电探测器b接收，经锁相放大器b送入计算机；锁相放大器a、b均与频率发生器连接以锁定频率；通过改变频率发生器的调制频率引起相位差的变化，使得反射后的输出光强随调制频率发生变化，计算此时的光程差，最后通过敏感元件的受力情况计算出瞬时加速度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，它结构合理，可有效抑制噪声干扰。包括激光器，激光器输出光波由频率发生器进行频率调制，调制后光波送入光纤耦合器a进行分离，一束光波由光电探测器a接收并经锁相放大器a输入计算机；迈克尔逊干涉仪中采用光纤耦合器b、敏感元件、以及反射元件a、反射元件b对光波进行干涉，光纤耦合器b输出的反射光由光电探测器b接收，经锁相放大器b送入计算机；锁相放大器a、b均与频率发生器连接以锁定频率；通过改变频率发生器的调制频率引起相位差的变化，使得反射后的输出光强随调制频率发生变化，计算此时的光程差，最后通过敏感元件的受力情况计算出瞬时加速度。【专利说明】
本专利技术涉及一种光纤加速度计，尤其涉及一种。
技术介绍
目前研究和市场上提出的光纤加速度计面临的主要问题是稳定性差，易受光源功率和环境因素的影响。在信号解调系统中，相位解调方法易受环境干扰，而测量灵敏度依赖于解调方法，并且大多研究只是根据一段时间内测量出的光纤干涉仪相位变化，进而解调得到一个平均加速度，并不能分析得到瞬时加速度。如果只能计算平均加速度，那么测量加速度的准确性就不高，在各种研究或工业应用领域中，涉及加速度测量而导致的最终结果准确度就会相对较低。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为解决上述问题，提供一种，它结构合理，可有效抑制噪声干扰。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种基于频率调制的迈克尔逊光纤加速度计，它包括激光器，激光器输出光波由频率发生器进行频率调制，调制后光波送入光纤耦合器a进行分离，一束光波由光电探测器a接收并经锁相放大器a输入计算机，从而确定进入迈克尔逊干涉仪的另一束光的光强；迈克尔逊干涉仪中采用光纤耦合器b、敏感元件、以及反射元件a、反射元件b对光波进行干涉，光纤耦合器b输出的反射光由光电探测器b接收，经锁相放大器b送入计算机；锁相放大器a、b均与频率发生器连接以锁定频率；通过改变频率发生器的调制频率引起相位差的变化，使得反射后的输出光强随调制频率发生变化，计算此时的光程差，最后通过敏感元件的受力情况计算出瞬时加速度。所述反射元件a和反射元件b的结构相同，均是在光纤探头端面放置铝箔而成。所述敏感元件包括支撑柱体，光纤缠绕在支撑柱体上，在支撑柱体上套装圆环状质量块，将缠绕的光纤分为上下两层，被分开的光纤层就是干涉仪的两支干涉臂；质量块在受到向上的力F作用后向支撑柱体上侧方向挤压，上层光纤受力后向外扩张，下层光纤则向内收缩，引起光纤长度和折射率变化，使干涉臂臂长产生位移，进而使光纤的相位差Λ Φ变化，则加速度a与相位差Λ φ的关系:【权利要求】1.一种基于频率调制的迈克尔逊光纤加速度计，其特征是，它包括激光器，激光器输出光波由频率发生器进行频率调制，调制后光波送入光纤耦合器a进行分离，一束光波由光电探测器a接收并经锁相放大器a输入计算机，从而确定进入迈克尔逊干涉仪的另一束光的光强；迈克尔逊干涉仪中采用光纤耦合器b、敏感元件、以及反射元件a、反射元件b对光波进行干涉，光纤耦合器b输出的反射光由光电探测器b接收，经锁相放大器b送入计算机；锁相放大器a、b均与频率发生器连接以锁定频率；通过改变频率发生器的调制频率引起相位差的变化，使得反射后的输出光强随调制频率发生变化，计算此时的光程差，最后通过敏感元件的受力情况计算出瞬时加速度。2.如权利要求1所述的基于频率调制的迈克尔逊光纤加速度计，其特征是，所述反射元件a和反射元件b的结构相同，均是在光纤探头端面放置铝箔而成。3.如权利要求1所述的基于频率调制的迈克尔逊光纤加速度计，其特征是，所述敏感元件包括支撑柱体，光纤缠绕在支撑柱体上，在支撑柱体上套装圆环状质量块，从而将光纤分为上下两层，作为两支干涉臂；质量块在受到向上的力F作用后向支撑柱体上侧方向挤压，上层光纤受力后向外扩张，下层光纤则向内收缩，引起光纤长度和折射率变化，使干涉臂臂长产生位移，进而使光纤的相位差Λ φ变化，则加速度a与相位差Λ φ的关系: 4.一种采用权利要求1-3任一所述的基于频率调制的迈克尔逊光纤加速度计的调制方法，其特征是，具体过程为: 步骤1，用频率发生器对激光器进行频率调制，调制频率为f，频率发生器同时接入锁相放大器a、b，进行频率锁定； 步骤2，光在光纤中传播，并进入迈克尔逊干涉仪，此时干涉的相位差和光程差有以下关系: 【文档编号】G01P15/03GK103454447SQ201310419832【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日 【专利技术者】赵曰峰, 张童心, 魏冬梅, 陈兴海, 季作亮 申请人:山东师范大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于频率调制的迈克尔逊光纤加速度计，其特征是，它包括激光器，激光器输出光波由频率发生器进行频率调制，调制后光波送入光纤耦合器a进行分离，一束光波由光电探测器a接收并经锁相放大器a输入计算机，从而确定进入迈克尔逊干涉仪的另一束光的光强；迈克尔逊干涉仪中采用光纤耦合器b、敏感元件、以及反射元件a、反射元件b对光波进行干涉，光纤耦合器b输出的反射光由光电探测器b接收，经锁相放大器b送入计算机；锁相放大器a、b均与频率发生器连接以锁定频率；通过改变频率发生器的调制频率引起相位差的变化，使得反射后的输出光强随调制频率发生变化，计算此时的光程差，最后通过敏感元件的受力情况计算出瞬时加速度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵曰峰，张童心，魏冬梅，陈兴海，季作亮，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：