[发明专利]一种不等臂长迈克尔逊光纤加速度计及其传感方法

说明书

本发明公开了一种不等臂长迈克尔逊光纤加速度计及其传感方法。本发明采用1x3光纤耦合器，三根输出光纤的长度成等差数列，末端分别连接第一至第三法拉第旋镜，形成两个等效迈克尔逊干涉仪，双脉冲入射两个等效迈克尔逊干涉仪产生两个干涉脉冲，相位解调并将解调后的相位相减实现对共模噪声的抑制，并无需附加的参考加速度计，同时具有更好的噪声抑制效果，因而降低了传感系统成本并压缩了传感系统体积，这一优势在准分布式多基元传感网络优势体现尤为明显；此外，本发明基于不等臂长的迈克尔逊干涉原理，巧妙采用推挽结构，对轴向的振动响应产生二级放大，并对横向的振动扰动产生二级抑制，因而兼具更高主轴灵敏度，更低横向串扰等优点。

技术领域

本发明涉及加速度计技术，具体涉及一种不等臂长迈克尔逊光纤加速度计及其传感方法。

背景技术

光纤加速度计主要用于声波以及振动探测，在能源，交通，土木，航空等领域有广泛应用。相比较于传统电子传感器技术而言，具有高灵敏度，抗电磁干扰，易形成分布式监测网络，体积小，成本低等优点。传统光纤加速度计主要基于迈克尔逊干涉仪结构，将外部振动信息转化为干涉光的相位变化，基于相位解调算法反馈得到外部振动。一般而言，理想的加速度计轴向(纵向)灵敏度应尽可能大，而径向(横向)灵敏度视为干扰，应尽可能小。近年来提出的基于推挽结构的光纤加速度计，通过对称机械结构设计，可以实现增大轴向灵敏度并减小横向干扰的优点[1]。

传统使用参考加速度计消除共模噪声的方法有几个弊端：(1)传统采用外加参考加速度计的方法可以消除干涉系统中前端光有源器件所携带的噪声，如相位噪声，相对强度噪声等，然而无法消除传感加速度计自身所携带的噪声。(2)参考加速度计虽然经特殊结构设计，然而对外界振动信息仍然具有一定的灵敏度，因而在进行相位相减的过程中仍然会滤除一部分有用的待传感信息。(3)附加参考加速度计的存在增大了传感系统的成本与体积。

传统使用等臂长迈克尔逊干涉仪以及对称推挽机械结构的光纤加速度计，理论上仅可以实现主轴(纵向)灵敏度翻倍(2倍)，且对横向(径向)扰动仅进行了一次抑制，因而对横向扰动的抑制效果有限。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种应用于振动监测的不等臂长迈克尔逊光纤加速度计及其传感方法，基于自身结构实现对传感系统中共模噪声的抑制而无须附加的参考加速度计，从而降低传感系统的成本并减小传感系统的体积。

本发明的一个目的在于提出一种不等臂长迈克尔逊光纤加速度计。