【作者】 任海林；

【导师】 王惠南；

【作者基本信息】 南京航空航天大学 ， 精密仪器及机械， 2004， 硕士

【摘要】 本文研究了一种基于自聚焦(GRIN)透镜的微型光纤加速度计系统。它是一种光强调制型光纤传感器，具有结构简单、灵敏度高、抗电磁干扰、传输频带宽等特点。在本系统中设计了脉冲数字式再平衡回路，使得该微型光纤加速度传感器和一般的光纤传感器相比，又具有动、静态性能较好，精度、稳定性较高等优点。 在文中，首先介绍了光线在阶跃型光纤和梯度折射型光纤中的传播路径，以及在一端镀有反射膜的1／4波节长度的GRIN透镜中的成像规律，并推导了光功率耦合函数。通过分析微位移与光功率的关系，以及加速度与微位移的关系，建立了加速度与光功率的关系。然后，从控制理论的角度对整个数字式光纤加速度计系统进行了分析，着重研究了系统中各部分的传递函数，指出了包括分辨率、标度因数、采样约束和精度等在内的一般问题，同时设计了系统的校正网络，并指出在实际电路中应该注意的问题。最后，介绍了数字式加速度计的参考电路设计，其中重点介绍了数字式再平衡回路的设计，包括脉宽调制、恒流源、极性开关等电路的设计。在本方案中，为尽可能地提高检测效果，我们对光源进行了调制，以达到抗噪声的目的；在前置放大部分，采用组合差动放大电路进行电流电压的转换，这种电路具有高增益、高精度、低输入阻抗和抗干扰能力强等优点；为提高精度，相干检测和锁相跟踪技术被应用到系统中来；设计脉宽调制电路时，摈弃了以往的分立元件实现脉宽调制的方法，采用SG3525集成PWM控制器，简化了设计过程，大幅度减少了元器件数量和连接焊点，使整个系统性能更好、更容易集成。 本传感器通过改造，适当选择换能机构的设计，不仅可以测量微位移，而且还可以应用于压力测量、液体流量测量以及振动等物理量的测量，具有广泛应用前景。更多还原

【Abstract】 An intensity modulated fiber optic micro-accelerometer with a digitally feedback circuit is designed. This sensor employs a graded index lens with a reflective coating on one end and measures the relative displacement between the lens and a pair of optical fibers. Because of the digitally rebalanced circuit, the sensor is capable of achieving better static and dynamic characteristic, higher sensitivity and stability.In this paper, the propagation path of light in the step index fiber and graded index fiber is introduced firstly. Then the paper sets up the coupled power model and develops the coupling function. The system of digitally optic fiber acceleration sensor is analyzed by computer , and The detailed implementation circuits are designed. To improve the performance of the system, some methods are introduced, such as photoelectric brightness Modulating, amplification of the photoelectric AC signal and filter design .The circuitry of the demodulator is also presented. This work lays solid foundation for the future system integration.更多还原