【摘 要】
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高精度加速度计在生物医学、交通应用、航空航天和地质灾害预测等各个领域都有重要应用。其中,法布里-珀罗（Fabry-Perot,F-P）干涉型光纤加速度计以其结构简单、灵敏度高、共模噪声抑制能力强等优点受到广泛关注。本文将光学检测与金属挠性机械结构相结合,采用双簧片对称支撑结构以及腔长可控的光纤与机械结构集成方式,实现了小型一体化F-P干涉型高精度光纤加速度计。主要工作内容包括以下几个方面:（1）F
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高精度加速度计在生物医学、交通应用、航空航天和地质灾害预测等各个领域都有重要应用。其中,法布里-珀罗（Fabry-Perot,F-P）干涉型光纤加速度计以其结构简单、灵敏度高、共模噪声抑制能力强等优点受到广泛关注。本文将光学检测与金属挠性机械结构相结合,采用双簧片对称支撑结构以及腔长可控的光纤与机械结构集成方式,实现了小型一体化F-P干涉型高精度光纤加速度计。主要工作内容包括以下几个方面:（1）F-P干涉型光纤加速度计的理论研究与结构设计:在非本征光纤F-P干涉以及加速度计的工作原理基础上,分析了F-P干涉型光纤加速度计的工作原理;设计了一种厚度为0.08 mm、直径为25 mm的两圈阵列六环形槽口的圆形簧片结构,采用双簧片对称支撑的装配结构,并通过ANSYS软件仿真得到本征频率为14.31 Hz、最小交叉抑制比为1019的弹簧振子系统;最后,采用高精度机械加工和装配工艺,制备了小型一体化的F-P干涉型光纤加速度计。（2）F-P干涉型光纤加速度计的光强解调研究:采用光强解调法对光纤F-P干涉加速度计系统进行了实验研究,实验结果表明,加速度计弹簧振子的本征频率为11.93 Hz;开环情况下加速度测量范围为0.14 mg,噪声本底为15 ng/√Hz@1 Hz;采用PID电磁反馈实现对加速度计系统的闭环控制,从而使加速度计系统在噪声本底不变的情况下,测量范围增加至24 mg。（3）F-P干涉型光纤加速度计的相位生成载波解调研究:采用相位生成载波解调技术对加速度计系统进行了相位解调,实验结果表明,基于波长调制正交相位解调的光纤加速度计系统噪声本底为15 ng/√Hz@1 Hz、加速度测量范围为1.3 mg,说明该解调方法与光强解调法的开环相比具有更大的动态范围。本论文提出并实现了F-P干涉型高精度光纤加速度计,在结构和加速度计系统设计等方面取得了创新成果,促进了高精度光纤加速度计的进一步发展。
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