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基于菲涅耳微透镜的光学加速度传感器原理研究
  • ISSN号:1002-2082
  • 期刊名称:《应用光学》
  • 时间:0
  • 分类:TN25[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]西安交通大学理学院光信息科学与技术系,陕西西安710049
  • 相关基金:国家自然科学基金(10477015);教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET-05-0843);陕西省科技攻关计划(2004K05-G14);西安市科技攻关计划(GG05042)
中文摘要:

目前航空业惯性导航系统中广泛采用的加速度传感器存在抗电磁干扰(EMI)和电磁冲击(EMP)能力差等缺陷,针对此提出了一种基于菲涅耳衍射微透镜的光学加速度传感器,它能够有效地解决上述问题。该传感器的传感原理是把一个反光膜平行地置于微透镜的后方,根据微透镜前方汇聚点处光强的变化来敏感加速度的大小。通过F resnel-Kirchhoff衍射公式详细推导了传感器的光学原理,并且对光纤的偏移对光强的影响进行了计算机模拟分析。结果表明:光纤接收的光强对反光膜的位置具有纳米级的灵敏度,并且对光纤沿微透镜焦平面方向的偏移极其敏感,当此偏移超过2μm,光强就会下降至不足理想情况下的50%。验证性实验结果表明这种传感器的原理是正确的。

英文摘要:

At present, the acceleration sensor widely used in inertial navigation system of aviation industry can't offer effective immunity towards the electro magnetic interference (EMI) and electro magnetic pulse (EMP), so a novel optical acceleration sensor based on a Fresnel diffractive microlens is proposed, which can solve the problems /nentioned above effectively. The sensing principle of the sensor is that a reflecting membrane is put behind the microlens in parallel, and the acceleration is calculated by measuring the variation of the light intensity at the converging point in front of the microlens. The optical principle of the sensor is discussed in details by using Fresnel-Kirchhoff diffractive formula. The effect of the optical fiber deviation on the light intensity is analyzed with the computer simulation. The results prove that the light intensity received by the optical fiber has visible changes even for the nanometer level changes of the position of the reflecting membrane and is highly sensitive to the deviation of optical fiber in the direction of the focal plane. The light intensity will drop off to less than 50% of ideal light intensity when the deviation exceeds 2 microns. Moreover, the principle of this sensor was proved to be correct by a demonstration experiment.

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期刊信息
  • 《应用光学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国兵器工业集团公司
  • 主办单位:中国兵工学会 中国兵器工业第二零五研究所
  • 主编:纪明
  • 地址:西安市电子城电子三路西段9号
  • 邮编:710065
  • 邮箱:yygx205@163.com
  • 电话:029-88288172
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-2082
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1171/O4
  • 邮发代号:52-245
  • 获奖情况:
  • 中国科学引文数据库来源期刊,中国学术期刊综合评价数据库来源期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:7309