[发明专利]一种拓宽光学干涉式加速度传感器量程的方法及传感器

权利要求书

1.一种拓宽光学干涉式加速度传感器量程的方法，所述光学干涉式加速度传感器的光学干涉腔长随着外界激励加速度信号的变化而发生变化，其特征在于，包括以下步骤：

确定输入到光学干涉式加速度传感器的激光波长失谐锁定的谐振峰的线性工作点；

当所述光学干涉腔长在外界加速度下发生变化时，光学干涉腔的谐振波长产生频移，激光波长与谐振峰的失谐量发生变化；

参考所述失谐量对所述激光的波长进行闭环反馈跟踪，使得所述激光波长始终跟随所述谐振峰波长移动，与所述谐振峰波长保持失谐锁定在所述线性工作点，以拓宽所述光学干涉式加速度传感器的量程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光学干涉式加速度传感器的光学干涉腔为F-P腔、光子晶体腔或WGM腔。

3.一种光学干涉式加速度传感器，其特征在于，包括：传感光路、F-P腔传感单元及反馈控制回路；

所述传感光路，用于向F-P腔发射单频激光，以测量所述F-P腔的腔长所反映的外界激励加速度信号；所述单频激光的波长相对F-P腔传感单元的谐振波长失谐锁定在谐振峰的线性工作点；

所述F-P腔传感单元，用于将外界激励的加速度信号转换为位移信号，使得F-P腔传感单元的干涉腔长发生变化，对应的谐振波长产生频移，激光波长与谐振峰的失谐量发生变化；

所述反馈控制回路，用于获取传感光路测量的与外界激励加速度信号相关的电信号，并确定对应的失谐量，根据与所述线性工作点相关的失谐量预设值确定激光频率的调制信号，并激光频率将调制信号反馈给所述传感光路，使得所述传感光路调整单频激光波长，以便所述单频激光的波长始终跟随所述谐振峰波长移动，与所述谐振峰波长保持失谐锁定在F-P腔谐振峰的线性工作点，拓宽所述光学干涉式加速度传感器的量程。

4.根据权利要求3所述的加速度传感器，其特征在于，所述传感光路包括：激光器、光纤相位调制器、可调光衰减器、光纤环形器、光纤准直器及光电探测器；

所述激光器，用于发射激光；

所述光纤相位调制器，用于对激光器发射激光的频率进行调制；

所述可调光衰减器，用于调节光纤相位调制器调制后输出激光的强度；

所述光纤环形器，包括有1、2、3三个通道，1通道接收可调光衰减器输出的激光，2通道输出1通道接收的激光并收集携带信号的返回光，3通道输出返回光；

所述光纤准直器，用于将从2通道出射的激光准直后入射到F-P传感单元；

所述光电探测器，用于将3通道输出的光信号转换为电信号，以便基于所述电信号确定F-P腔传感单元反映的外界激励加速度信号。

5.根据权利要求3所述的加速度传感器，其特征在于，所述F-P腔传感单元包括：固定端镜和可动端镜；

所述可动端镜为弹簧振子结构，用于将外界加速度激励转换为位移信号，从而改变F-P腔干涉腔长。

6.根据权利要求3所述的加速度传感器，其特征在于，所述反馈控制回路包括：PID反馈模块、低通滤波器、射频信号源和射频放大器；

所述PID反馈模块，用于接收传感光路输出的电信号，并将其与预设值对比后输出与失谐量变化量对应的误差信号；所述预设值与所述线性工作点的失谐量相关；

所述低通滤波器，用于对误差信号进行低通滤波；

所述射频信号源，用于根据所述误差信号输出对应的激光频率调制信号；

所述射频放大器，用于将所述激光频率调制信号放大后发送到所述传感光路的光纤相位调制器，以对激光频率调制。