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1、光:纖;加里度計(jì)次敏度在計(jì)f半導(dǎo)體光電雜志2016年弟一期摘要:闡述了光纖加速度計(jì)的工作原理利用有限元方法得到光纖加速度計(jì)兩彈性柱體外半徑上節(jié)占八、的徑向形變AR并通過(guò)公式計(jì)算得出加速度靈敏度值3969dB(0dB二1rad/g),最后依據(jù)仿直到的結(jié)構(gòu)材料參數(shù)研制了光纖加速度計(jì)并測(cè)苴 /、加速度靈敏度為3943dB與仿直結(jié)果相差026dB實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿直結(jié)果相吻合0研究結(jié)果表明利用有限元方法對(duì)光纖加速度計(jì)加速度靈敏度性臺(tái)匕 目匕進(jìn)行仿直且 /、有一定可行性該研究對(duì)芯軸式推挽型光纖加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和廣泛應(yīng)用且 /、有重要的理論指導(dǎo)意義0關(guān)鍵詞:光纖加速度計(jì);有限元分析加速度靈敏度;等效模型光纖加
2、速度計(jì)且 /、有靈敏度好、精度高、動(dòng)態(tài)范圍廣、臺(tái)匕 目匕適應(yīng)各種惡劣環(huán)境并且有利于遠(yuǎn)距離20 X 2020 X 20時(shí), 兩柱體將產(chǎn)生相同的形變從而致使相位差變化為零因此加速度計(jì)所敏感的只是加速度在彈性柱體軸向上的分里從而實(shí)現(xiàn)矢里探測(cè)2。加速度相位靈敏度是表征光纖加速度計(jì)性臺(tái)匕 目匕的重要參數(shù)可定義為由加速運(yùn)動(dòng)引起的探頭的干涉儀兩臂的相位差A(yù)?加陳?聽(tīng)器運(yùn)動(dòng)的加速度變化里的比值012等效模型的建立采用ANS丫S進(jìn)行有限元仿直的步驟為首先建模、設(shè)置單元類(lèi)型和材料屬性緊接著劃分網(wǎng)格并且施加載荷最后求解0表1列出了建模所需的結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)0表1為上下兩彈性柱體和中問(wèn)質(zhì)里塊的幾何參里和材料特性0纏繞于
3、彈性柱體上的光纖包含纖芯、包層和涂覆層為了在二口差允許范圍內(nèi)簡(jiǎn)化所建立的模型提高計(jì)算效率在建模時(shí)可把光纖等效成包圍在基元的外側(cè)的且 /、有一定厚度的薄層67。表2為纏繞在彈性柱體外圍的光纖各組成部分的幾何參里和材料特性0按昭八、以上所列的材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)建立平面有限元模型由于光纖加速度計(jì)為軸對(duì)稱(chēng)結(jié)20 X 20構(gòu)因此可以取探頭的一半結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)基元部分分析求解得到整體分析結(jié)果這樣可以簡(jiǎn)化模型、減少計(jì)算時(shí)問(wèn)并提高計(jì)算效率0圖2為兩端周定的加速度計(jì)的等效模型013探頭的加速度靈敏度仿真建立完平面模型后首先根據(jù)ANSYS設(shè)置單元類(lèi)型的規(guī)則設(shè)置基元的單元類(lèi)型為S01id183再參昭八、上節(jié)參數(shù)定義平面模型的材料屬性并劃分網(wǎng)格最后根據(jù)要施加的加速度大小來(lái)設(shè)定模型的邊界條件和載荷89。本文采用瞬態(tài)位移加載的方法加載加速度因苴為上下對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)因此可將位移加載在質(zhì)里塊中心對(duì)稱(chēng)位置同時(shí)采用瞬態(tài)求解的方法進(jìn)行分析位移加載的頻率為100HZ設(shè)定時(shí)問(wèn)末端005S步長(zhǎng)320步0圖3為加載過(guò)程中兩柱體外半徑上上下位置對(duì)稱(chēng)的兩節(jié)點(diǎn)376和1102隨時(shí)問(wèn)變化的徑向位移圖由圖可知每一時(shí)刻上下對(duì)稱(chēng)位置節(jié)點(diǎn)的徑向
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