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文档简介

1、光:纤;加里度计次敏度在计f半导体光电杂志2016年弟一期摘要:阐述了光纤加速度计的工作原理利用有限元方法得到光纤加速度计两弹性柱体外半径上节占八、的径向形变AR并通过公式计算得出加速度灵敏度值3969dB(0dB二1rad/g),最后依据仿直到的结构材料参数研制了光纤加速度计并测苴 /、加速度灵敏度为3943dB与仿直结果相差026dB实验数据与仿直结果相吻合0研究结果表明利用有限元方法对光纤加速度计加速度灵敏度性台匕 目匕进行仿直且 /、有一定可行性该研究对芯轴式推挽型光纤加速度计的结构设计和广泛应用且 /、有重要的理论指导意义0关键词:光纤加速度计；有限元分析加速度灵敏度；等效模型光纤加

2、速度计且 /、有灵敏度好、精度高、动态范围广、台匕 目匕适应各种恶劣环境并且有利于远距离20 X 2020 X 20时, 两柱体将产生相同的形变从而致使相位差变化为零因此加速度计所敏感的只是加速度在弹性柱体轴向上的分里从而实现矢里探测2。加速度相位灵敏度是表征光纤加速度计性台匕 目匕的重要参数可定义为由加速运动引起的探头的干涉仪两臂的相位差A?加陈?听器运动的加速度变化里的比值012等效模型的建立采用ANS丫S进行有限元仿直的步骤为首先建模、设置单元类型和材料属性紧接着划分网格并且施加载荷最后求解0表1列出了建模所需的结构和材料参数0表1为上下两弹性柱体和中问质里块的几何参里和材料特性0缠绕于

3、弹性柱体上的光纤包含纤芯、包层和涂覆层为了在二口差允许范围内简化所建立的模型提高计算效率在建模时可把光纤等效成包围在基元的外侧的且 /、有一定厚度的薄层67。表2为缠绕在弹性柱体外围的光纤各组成部分的几何参里和材料特性0按昭八、以上所列的材料和结构参数建立平面有限元模型由于光纤加速度计为轴对称结20 X 20构因此可以取探头的一半结构通过对基元部分分析求解得到整体分析结果这样可以简化模型、减少计算时问并提高计算效率0图2为两端周定的加速度计的等效模型013探头的加速度灵敏度仿真建立完平面模型后首先根据ANSYS设置单元类型的规则设置基元的单元类型为S01id183再参昭八、上节参数定义平面模型的材料属性并划分网格最后根据要施加的加速度大小来设定模型的边界条件和载荷89。本文采用瞬态位移加载的方法加载加速度因苴为上下对称结构因此可将位移加载在质里块中心对称位置同时采用瞬态求解的方法进行分析位移加载的频率为100HZ设定时问末端005S步长320步0图3为加载过程中两柱体外半径上上下位置对称的两节点376和1102随时问变化的径向位移图由图可知每一时刻上下对称位置节点的径向

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