[发明专利]一种弱反射布拉格光栅加速度计及其传感方法

摘要

本发明公开了一种弱反射布拉格光栅加速度计及其传感方法。本发明在保偏传感光纤上刻制有等间距排布的第一至第三光栅；在时域上互相独立的双脉冲在依次经过第一至第三光栅后返回，产生两个携带外界振动信息的干涉脉冲，将两束携带外界振动信息的干涉脉冲的相位解调并将解调后的相位相减，从而得到抑制共模噪声的外界振动信息，且相位差与外界振动信号呈正比；本发明提高了噪声抑制水平，不仅能够消除由于激光器以及声光调制器而引入的共模噪声，同时能够消除外界环境的微扰引入至加速度计本身的环境噪声，提高了相位灵敏度并抑制了横向串扰，节省了传感系统成本并减小传感系统体积，这一优势在准分布式多基元传感网络优势体现尤为明显。

主权项

1.一种弱反射布拉格光栅加速度计，其特征在于，所述光栅加速度计包括：基座、芯轴、质量块、压盖、上弹性筒、下弹性筒、保偏传感光纤以及第一至第三光栅；其中，所述基座水平设置在底部；在基座的上表面的中心竖直设置芯轴；所述芯轴的轴线作为中轴线；所述芯轴垂直穿过圆盘状的质量块的中心，将质量块固定在芯轴的中间位置，二者连接为一体；在芯轴的顶端设置压盖；所述上弹性筒和下弹性筒为直径相同的筒状，并分别同轴套装在芯轴上，上弹性筒固定在压盖与质量块之间，下弹性筒固定在质量块与基座之间；在下弹性筒、质量块和上弹性筒的外侧壁上，按照顺序缠绕保偏传感光纤；在缠绕于质量块侧壁上的那部分保偏传感光纤上刻制有等间距排布的第一至第三光栅；时域上相互独立的双脉冲作为探测信号入射至保偏传感光纤，双脉冲的时域距离为两倍相邻的光栅之间的间距，当双脉冲中的第一脉冲经过第一光栅时，小部分的光受到反射，大部分的光继续向前传播并依次经过第二和第三光栅，并且依次有小部分光反射，产生包括三个脉冲的第一返回脉冲序列；同理当第二脉冲依次经过第一至第三光栅时，同样产生包括三个脉冲的第二返回脉冲序列，由于双脉冲在时域上互相独立，第一返回脉冲序列的第二个脉冲与第二返回脉冲序列的第一个脉冲产生干涉脉冲，以及第一返回脉冲序列的第三个脉冲与第二返回脉冲序列的第二个脉冲产生干涉脉冲；当光栅加速度计受到外界振动时，质量块引导上弹性筒和下弹性筒的轴向形变，进而引发缠绕的保偏传感光纤的径向形变，导致干涉脉冲的相位变化，干涉脉冲中携带外界振动信息；将两束携带外界振动信息的干涉脉冲的相位解调并将解调后的相位相减，从而得到抑制共模噪声的外界振动信息，且相位差与外界振动呈正比。/n