光纖加速度計靈敏度仿真分析精品資料

1、光:纖;加里度計次敏度在計f半導體光電雜志2016年弟一期摘要:闡述了光纖加速度計的工作原理利用有限元方法得到光纖加速度計兩彈性柱體外半徑上節(jié)占八、的徑向形變AR并通過公式計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并測苴 /、加速度靈敏度為3943dB與仿直結(jié)果相差026dB實驗數(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光纖加速度計加速度靈敏度性臺匕 目匕進行仿直且 /、有一定可行性該研究對芯軸式推挽型光纖加速度計的結(jié)構(gòu)設(shè)計和廣泛應(yīng)用且 /、有重要的理論指導意義0關(guān)鍵詞:光纖加速度計；有限元分析加速度靈敏度；等效模型光纖加

2、速度計且 /、有靈敏度好、精度高、動態(tài)范圍廣、臺匕 目匕適應(yīng)各種惡劣環(huán)境并且有利于遠距離20 X 2020 X 20時, 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所敏感的只是加速度在彈性柱體軸向上的分里從而實現(xiàn)矢里探測2。加速度相位靈敏度是表征光纖加速度計性臺匕 目匕的重要參數(shù)可定義為由加速運動引起的探頭的干涉儀兩臂的相位差A(yù)?加陳?聽器運動的加速度變化里的比值012等效模型的建立采用ANS丫S進行有限元仿直的步驟為首先建模、設(shè)置單元類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)簡化所建立的模型提高計算效率在建模時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為軸對稱結(jié)20 X 20構(gòu)因此可以取探頭的一半結(jié)構(gòu)通過對基元部分分析求解得到整體分析結(jié)果這樣可以簡化模型、減少計算時問并提高計算效率0圖2為兩端周定的加速度計的等效模型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)置單元類型的規(guī)則設(shè)置基元的單元類型為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稱結(jié)構(gòu)因此可將位移加載在質(zhì)里塊中心對稱位置同時采用瞬態(tài)求解的方法進行分析位移加載的頻率為100HZ設(shè)定時問末端005S步長320步0圖3為加載過程中兩柱體外半徑上上下位置對稱的兩節(jié)點376和1102隨時問變化的徑向位移圖由圖可知每一時刻上下對稱位置節(jié)點的徑向