2024年11月28日
星期四
近期，合肥师范学院物理与材料工程学院光电信息科学与工程专业李世丽与安徽大学俞本立教授课题组合作，在国际光学工程权威期刊《Optics And Laser Technology》（中国科学院二区，IF=5）上发表题为“A dynamic spectral demodulation scheme of the fiber optical Fabry-Perot sensor for low-frequency vibration detection”（用于法布里珀罗光纤加速度传感器低频振动检测的动态光谱解调技术）的研究成果。该工作实现了法布里珀罗加速度传感系统中振动信号频率和幅度的动态解调。
光纤加速度传感器利用干涉原理实现对加速度的测量，该类型传感器广泛应用于汽车、航空航天、能源、建筑等领域。MEMS微加工技术的快速发展，使小型化膜片式光纤法布里珀罗传感探头的应用范围大为扩展，但相应的信号解调技术却不能满足应用需求。
图1.光纤加速度传感器系统结构
本文工作将振动激励下得到的动态光谱载波信号，进行傅里叶变换得到空间频域谱，振动信号的调制使空间频域谱引入边带分量，利用边带的强度、空间频率等特征可恢复出待测信号。实验中利用MEMS微纳加工工艺制备的铝-聚酰亚胺-铝复合膜-质量块结构的一体化法布里珀罗干涉仪，在不同频率处施加40 mg的振动激励，得到明显的波纹光谱。对动态光谱进行傅里叶变化得到空间频域谱显示：左右边带频率、中间频率与所加振动频率呈良好的线性关系，实验中最低可检测6 Hz的低频振动信号；60 Hz频率处，随着振动激励的增大，波纹波形幅值增大，空间频率不变，而空间频域谱强度增大，灵敏度为17.0 mW/g。实验结果表明，动态光谱解调技术可以实现低频振动信号的幅值与频率解调，具有较高的工程应用价值。
图2.低频振动信号的动态光谱解调结果
合肥师范学院物理与材料工程学院为论文第一单位，光电信息科学与工程系李世丽老师为第一作者。该研究的相关及后续研究工作得到了安徽省高校自然科学重点项目（KJ2021A0916）的支持。
新闻链接：https://www.hfnu.edu.cn/info/1047/323573.htm
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