迈克尔逊型全光纤加速度地震检波器理论与实验研究

摘要

本论文对迈克尔逊全光纤加速度地震检波器的工作原理和交流相位跟踪零差检测(PTAC)信号处理系统进行了深入的分析研究。采用快速傅立叶变换(FFT)频谱分析技术、比值校正方法和随机搜索算法，完成了检波器输出信号的计算机分析程序的设计、调试和实际应用研究。利用该程序完成了检波器系统输出多频信号的频谱分析与加速度计算，获得了各次谐波的频率、幅值、相位及对应的加速度信息。该程序与所研制的检波器，构成了一具有对待测信号进行完整分析功能的综合检测系统，可实现加速度信号的精确测量与分析。 对检波器样机进行了测试和实验研究，结果表明：该样机在0～1000Hz设计频带范围内，输出信号能可靠跟踪待测加速度信号；将检波器输出的电压数据送入计算机，经分析程序计算结果表明：计算值与标准传感器的标定值接近。为该检波器系统的实用化奠定了理论和技术基础。

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第一章绪论

1.1地震勘探技术及应用

1.2光纤加速度地震检波器的研制背景

1.3本论文的研究目的和主要工作

第二章相位调制型加速度地震检波器的传感机理

2.1光纤传感原理

2.1.1光纤的结构及传光原理

2.1.2光纤中光波的相位调制

2.2迈克尔逊光纤干涉仪的工作原理

2.2.1干涉原理

2.2.2迈克尔逊光纤干涉仪的基本结构

2.2.3 3dB耦合器

2.2.4光波在光纤中的干涉

2.3 小节

第三章迈克尔逊型全光纤加速度地震检波器及其信号处理系统

3.1迈克尔逊型全光纤加速度地震检波器

3.1.1检波器的系统结构和工作原理

3.1.2简谐振子及其灵敏度

3.1.3检波器的频率特性

3.1.4压电陶瓷相位调制器

3.2检波器信号处理系统

3.2.1信号处理原理

3.2.2零差补偿的原理

3.2.3系统误差分析

3.3小结

第四章检波器输出信号的计算机分析程序设计

4.1分析程序的设计目的

4.2分析程序的设计与方法实现

4.2.1频谱分析程序的设计

4.2.2加速度计算程序的设计

4.3小结

第五章分析程序的仿真数据测试与分析

5.1计算机分析程序的结构和功能

5.2仿真数据测试与分析

5.3输出电压与加速度的对应关系分析

5.4小结

第六章实验测试结果及其分析

6.1实验目的

6.2实验方案

6.3测试结果与分析

6.4测试结论

6.5总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢