题目：光纤光栅加速度计理论分析与设计

加速度计是惯导系统中的最重要元件之一，是精确制导武器必不可少的器件，在航空、航天、航海、陆地等众多领域都得到了广泛的应用。已有的加速度计种类繁多，多基于机电原理。这类加速度计精度较高，但机械结构复杂、安装要求严格、寿命较短、成本很高。因此迫切需要研制一种新型的长寿命、低成本的高精度加速度计，以适应未来信息作战的新要求。光纤光栅加速度计是一种新型的波长调制型光纤加速度计，具有光路简单、检测方法灵活、对光源强度波动及外界干扰不敏感的特点，是未来加速度计的重要发展方向。 本文系统地研究了光纤光栅传感技术实现加速度测量的基本原理和方法，设计完成了一种结构新颖的差动式光纤光栅加速度计敏感结构。通过采用主梁与微梁相结合的结构形式，克服了采用传统悬臂梁时光纤光栅加速度计存在的固有频率与灵敏度相互制约的矛盾，同时提高加速度计系统的固有频率和灵敏度；采用双光纤光栅的差动式光路设计方案，使加速度计的灵敏度提高了一倍，同时解决了加速度计的温度补偿问题，具有一定的实用性。 针对上述敏感结构，建立了加速度计的数学模型；并利用有限元分析软件完成了敏感结构的静态力学特性和模态力学特性仿真与分析，仿真结果表明：经过优化设计系统灵敏度可达到52.7pm/g，固有频率250Hz。系统地分析与比较了多种光纤光栅加速度计的温度补偿方案，针对差动式光纤光栅加速度计敏感结构提出了温度补偿措施，理论分析结果表明：该方法可以有效解决光纤光栅加速度计应变温度交叉敏感问题。经过敏感结构应变传感实验、光纤光栅温度特性测试及温度补偿实验，并对实验数据进行科学分析后，证实了此方案确实提高了灵敏度并有效解决了温度对应变测量的影响。实验结果与仿真数据具有很好的一致性。 最后，论文对所完成的工作进行了系统总结，针对下一步光纤光栅加速度计的研究与发展提出了改进措施。并且从加速度计的发展背景和现状出发，展望了光纤光栅加速度计的发展前景。