MEMS 光纤传感器 加速度传感器 结构设计 迈克尔逊干涉

MEMS论文：MEMS光纤加速度传感器理论研究

【中文摘要】微型加速度传感器具有高可靠性,高灵敏度等特点,在汽车工业、航天、生物和医学等领域受到了广泛的关注。目前,微型加速度传感器的测量原理大多采用电容式、压阻式、热电偶式等较为成熟的结构,对于光电式的微加速度传感器的研究比较少,而与成

熟的光纤传感技术相结合的光纤加速度传感器的研究很少。论文应用MEMS技术与全光纤干涉原理相结合提出了一种光纤微加速度传感器,对该系统的传感机理,光路系统,信号处理系统进行研究。在一定程度上既解决普通光纤制作的光学器件尺寸很难缩小的问题,同时又能弥补集成光波导器件制作难度高和损耗较大的缺点和不足。本文首先介绍了国内外关于微加速度传感器的研究现状和发展趋势,论述了光纤传感技术的基本原理,分析了几种典型的相位调制型干涉仪的干涉原理,为后文加速度测量提供了理论基础。其次,对迈克尔逊干涉型光纤加速度计的结构和工作原理进行了深入的研究。从传感原理出发,讨论并推导了光在光路中传播时光程差变化。该光纤加速度计的工作过程为:敏感元件感受外界的加速度信号,并把它转化成麦克尔逊干涉

条纹的移动,干涉条纹的移动数量即代表被测加速度值。再次,利用材料力学的相关原理建立起质量块的位移运动方程,...

【英文摘要】Acceleration sensor with high reliability and high fidelity is concerned more and more in the field of automotive industry, spaceflight, biology, medicine and etc.

Currently, the measurement principle of micro-accelerometer uses mostly capacitive, thermocouple type, and so a more mature structure, the optical-type micro acceleration sensor less, but with a mature combination of optical fiber sensing technology little research on fiber-optic accelerometer. Application of MEMS technology and paper all-fiber i...

【关键词】MEMS 光纤传感器加速度传感器结构设计迈克尔逊干涉

【英文关键词】MEMS Fiber-optic sensors Acceleration transducer Structural design Michelson’s interferometer 【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848

【目录】MEMS光纤加速度传感器理论研究摘要

5-6Abstract6-7第1章绪论10-14 1.1 微机械传感技术概述10-11 1.1.1 微机械系统及微加速度传感器10 1.1.2 微加速度传感技术的应用领域10-11 1.2 微加速度传感器的研究现状11-13 1.3 课题的主要内容以及研

究意义13-14第2 章光纤加速度计的理论基础

14-30 2.1 光纤加速度计的力学原理14-19 2.1.1 加

速度的概念14-16 2.1.2 比力16-17 2.1.3 地球重力

场中的加速度计17-19 2.2 光纤波导的原理19-22 2.3 光纤传感技术综述22-23 2.4 光纤加速度计的种类及调制原

理23-25 2.4.1 光强调制型光纤加速度计23-24 2.4.2 相位调制型光纤加速度计24-25 2.5 几种典型的相位调制型

光纤传感结构25-28 2.5.1 迈克尔逊干涉结构

25-27 2.5.2 法布里-珀罗干涉结构27-28 2.5.3 马赫-曾德尔干涉结构28 2.6 本章小结28-30第3 章微光纤加速度计的结构设计30-48 3.1 微光纤加速度传感系统结

构的总体设计思路30-31 3.2 系统的光源设计

31-35 3.2.1 光源的选取31-33 3.2.2 光源电路设计33-35 3.3 系统敏感元件组的结构设计35-41 3.3.1

光的干涉现象35-38 3.3.2 光程和光程差38 3.3.3 传感系统敏感元件组及光路的结构设计38-41 3.4 转换元件组

与测量电路的设计41-46 3.4.1 光信号的接收电路及细分电

路41-43 3.4.2 光信号的输入电路与计数电路

43-44 3.4.3 可逆计数器的工作原理44-45 3.4.4 加

速度值的数据计算模块45-46 3.5 本章小结46-48第4 章 MEMS 传感结构设计48-58 4.1 Coventor Ware 简介

48-49 4.2 测量Z 方向加速度的原理推导49-51 4.3 设计参量对传感器量程的影响51-54 4.4 设计参量对传感器

分辨率的影响54-55 4.5 设计参量对传感器测量精度的影响55-56 4.6 传感器设计参量的选取56-57 4.7 本章小

结57-58第5 章 MEMS 光纤加速度传感器噪声分析

58-66 5.1 传感器探头噪声分析58-59 5.1.1 机械结

构噪声(布朗Brownain 噪声)58 5.1.2 随机振动的噪声

58-59 5.1.3 吸附与解吸附噪声的影响59 5.2 外部光路调制传输系统噪声59-64 5.2.1 激光光源引入的强度噪声60-61 5.2.2 电子系统内部的固有噪声61-64 5.2.3 环境干扰噪声64 5.3 本章小结64-66结论

66-68参考文献68-72攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果72-73致谢73-74作者简介74