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光纤F-P腔高灵敏加速度传感器理论模型研究

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以提高光纤波长复用型加速度传感器的灵敏度为目标,分析光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)加速度传感器的增敏思路,阐明FBG加速度传感器灵敏度的增敏瓶颈和固有制约因素,提出波长复用型光纤法布里-珀罗(Fabry-Pérot,F-P)加速度传感器物理模型,理论研究其加速度传感原理,推导加速度传感器谐振频率和灵敏度的解析表达式,深入分析系统的结构体刚度、干涉级次、腔长对加速度传感器灵敏度和谐振频率的影响因素,并对比分析在不同系统刚度下FBG和F-P加速度传感器的灵敏度响应特性.由于灵敏度与谐振频率相互制约,进一步引入品质因子对比分析FBG和F-P加速度传感器的综合性能.在谐振频率为205 Hz时,传感器灵敏度高达198 nm/G,比基于FBG的传感器灵敏度理论上高出约2个数量级,并提出F-P型加速度传感器波长复用方案.理论分析表明F-P型加速度传感器与FBG型相比具有独特的优势,为光纤型加速度传感器的增敏和波长复用提供了新思路,并奠定理论基础.
Research on theoretical model of fiber optic F-P cavity acceleration sensor with high sensitivity

Fabry-Pérot(F-P)acceleration sensorhigh sensitivitywavelength multiplexingfigure of ment

刘钦朋、李星睿、王丹洋、赵和平、刘望飞

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西安石油大学理学院陕西省油气资源光纤探测工程技术研究中心陕西省油气井测控技术重点实验室,陕西西安 710065

中国石油天然气集团公司测井重点实验室,陕西西安 710069

中煤第三建设集团有限责任公司二十九工程处,安徽宿州 234000

法布里-珀罗(F-P) 加速度传感器 高灵敏度 波长复用 品质因子

国家自然科学基金国家自然科学基金陕西省自然科学基础研究计划陕西省教育厅重点实验室科研计划公司发展战略与科技基础工作决策支持研究项目西安石油大学研究生创新与实践能力培养项目西安石油大学研究生创新与实践能力培养项目

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2023

10.16136/j.joel.2023.09.0705

光电子·激光
天津理工大学 中国光学学会

光电子·激光

CSCD北大核心
影响因子：1.437
ISSN：1005-0086
年,卷(期)：2023.34(9)
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