顾宏灿, 黄俊斌*, 程 玲, 杨 光, 毛 欣

(1.海军工程大学 兵器工程系，湖北 武汉 430033；2.中国舰船研究院，北京 100101；3.海军大连舰艇学院，辽宁 大连 116013)

20～1 250 Hz光纤激光加速度传感系统设计

顾宏灿1, 黄俊斌1*, 程 玲2, 杨 光3, 毛 欣1

(1.海军工程大学 兵器工程系，湖北 武汉 430033；2.中国舰船研究院，北京 100101；3.海军大连舰艇学院，辽宁 大连 116013)

为了实现高灵敏度、宽频响应的光纤型加速度传感器，以光纤激光器作为加速度传感器的传感元件，建立了光纤激光加速度传感系统，并对该系统的传感原理、灵敏度和谐振频率等性能进行了分析和实验。采用竖直式加速度传感器结构，结构中的传感组件主要由质量块和中空的细钢管组成，光纤激光器受预应力作用后粘接在钢管内部，在加速度作用下，钢管产生的应变引起光纤激光器的应变和折射率发生改变，导致光纤激光器的出射波长随之发生改变，然后使用干涉解调技术检测出波长的动态变化，即可获得波长中包含的加速度振幅和频率信息。实验结果表明，在20～1 250 Hz频段内，竖直式光纤激光加速度传感器的灵敏度约为-126.2 dB[参考值1 rad/(μm/s2)]，频响曲线的波动幅度在±1.9 dB范围内，加速度响应动态范围为77.46～170.26 dB[500 Hz频点，参考值1 μm/(s2·Hz1/2)]，加速度分辨率优于0.01 m/s2。

光纤激光器；加速度传感；竖直式结构；干涉解调

1 引 言

光纤式振动加速度传感器具有抗电磁干扰、质量轻、能在恶劣环境下工作等优点。光纤光栅加速度传感器是光纤式振动加速度传感器的一种类型，具有波长编码等独特优势[1]。目前，有关光纤光栅低频加速度传感器的研究报道很多，传感器的结构大体上可分为嵌入式结构、梁式结构、芯轴式结构[2]，其中以梁式结构较为常见[3-4]。……