迈克尔逊光纤加速度传感器振动频率的检测与研究(2)
图3.10 调整时间轴后的波形图 20
图3.11 采样后的波形图 21
图3.12 取点后的波形图 21
图3.13 降噪后的光强图 22
图3.14 降噪后的相位图 22
图3.15 相位信息图 23
图3.16 光纤加速度传感器响应曲线 23
图3.17 本实验所用光纤加速度传感器结构模型 24
表3.1 质量块质量与系统共振频率关系表 25
1 引言（或绪论）
1.1 光纤传感器简介
加速度传感器具有方向性响应的输出，它能直接响应加速度矢量，能在检测中更方便地精准定位和处理信号。加速度传感通常构造一个质量－弹簧系统[1]，当待测物体振动时，将传感器固定在振动的物体上，物体的振动使得传感器内的质量块与其外壳发生相对运动，对该相对运动的一些信息进行测量就能得到物体振动的加速度了。光在光纤中的传播理论是光纤传感器的基础，我们通过检测光的变化来得到它所处的环境的变化。通过被测物体的振动变化来调制波导光波，在光纤中传播的光的相位、强度和偏振态都将随着外界变化而改变，测量这些参量便可求得被检测的信号的大小[2~5]。
光纤通信系统中，已经证明的优势（即数据率高，重量轻的布线，抗电磁干扰，长无中继和低功率传输）尚未在实际光纤传感系统中实现。这在很大程度上是因为，光纤在调查领域如加速度，压力，温度，电和/或磁场，不是特别敏感或选择性的。因此，为了利用光纤通信在传感系统的优点，第一，实用的机械光学传导机制的设计必须要提高灵敏度和选择性。第二，必须选择一个合适的光学检测机构（例如，检测强度，变化阶段，或极化）。第三，需要一个将光信号转变为电压信号的解调方案[2]。
光纤干涉仪检测目前提供比光强方案更好的检测性能，在许多要求苛刻需求大动态范围的应用中，它似乎是唯一可行的选择。由于干涉仪本质上是一种差速装置并且单纤文对测量中信号干扰鉴别能力不好，有必要设计一个传导机制使产生一个推拉式相位调制响应于感兴趣的信号和共模相调制来应对干扰信号[7]。因此，光纤干涉仪基本上是一个差分应变计。
1.2 光纤传感器的分类及特点
我们主要可以将光纤传感器分成传光型和传感型两大类。通过利用其它敏感元件测得所需物理量，用光纤传播数据的称为传光型光纤传感器。传感型光纤传感器传感传输合一，信息获取和传输都在光纤中，其利用外界物理因素使得光纤中光的振幅、相位、偏振态或频率发生改变，从而对外界信息进行传输[8]。近二十年来，各种类型的光纤传感器被用于地震波探测，按照其传感机理可以分为：强度调制型、干涉型、光纤光栅型等[9]。