● 摘要
固体振动测量是科学研究和工程应用中一个重要的技术领域，光纤振动测量是以光波为载体、光纤为介质，感知和传输外界被测信号的新型测量传感技术，各类光纤传感器根据调制原理和性能的不同而应用于特定的测量场合。本文的主要研究目的是基于反射式强度调制型光纤传感器RIM-FOS（Reflective intensity modulated fiber optical sensor）的测量原理，通过对固体介质中振动波传播及透射理论的分析，设计合理的振动拾取装置，完成机械-光-电的能量转换，实现对一定频带范围内的固体微弱振动信号的测量。本文首先通过对RIM-FOS的结构进行数学建模与仿真分析，系统研究了光纤数值孔径、光纤芯径、光纤末段间距、双光纤轴成角和反射面曲率半径对传感器调制特性的影响规律，结合实验结果对其结构参数进行优化设计，以提升灵敏度等性能。然后以平面波在同种均匀固体介质中波动方程和在分层介质中透（反）射规律为基础，结合课题实际要求，建立了简化的振动波入射固体的透射模型，总结固体介质对振动衰减的规律。并进一步提出了采用振动拾取装置对透射过固体的微弱振动信号进行耦合放大的方法，建立拾振装置的振动波耦合模型，通过分析调整装置材料的声学特性阻抗及力学结构参数，以适应测量实际要求。最终完成光纤固体微振动测量试验样机的制作，并搭建适用于该系统检测的测试环境，制定测试方案，采用该方案进行实验。系统在给定介质条件下，测量失真度
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