波導調制器光纖微振動傳感器的關鍵技術指標直接決定其檢測能力、適用場景及性能上限,這些指標需結合具體應用綜合評估。以下是核心技術指標的詳細說明:
1. 靈敏度(Sensitivity)
定義:傳感器輸出信號變化量與輸入振動物理量(如振幅、加速度)的比值,反映對微小振動的檢測能力。
核心參數:
可測振幅:多數場景下以 “納米級(nm)" 或 “亞納米級(<1nm)" 為單位,例如 “對 100Hz 振動的可測振幅≤0.1nm"。
加速度靈敏度:單位為 “V/g" 或 “dB re 1V/g"(g 為重力加速度,1g≈9.8m/s2),適用于動態(tài)振動場景。
影響因素:波導調制器的材料彈光 / 電光系數(系數越高,振動引起的光調制越強)、光源線寬(窄線寬利于相位解調精度)、解調系統(tǒng)噪聲水平(如探測器暗電流、電路噪聲)。
2. 頻率響應范圍(Frequency Response Range)
定義:傳感器能準確檢測的振動頻率區(qū)間,通常以 “低頻下限~高頻上限" 表示。
典型范圍:
低頻段:可低至 0.1Hz(如地質慢振動監(jiān)測);
高頻段:可達 MHz 級(如聲學振動、高頻機械振動)。
關鍵意義:需匹配目標振動的頻率特征(如橋梁振動多為 0.1~10Hz,電機振動可能達 kHz 級),超出范圍會導致信號失真或靈敏度驟降。
影響因素:波導結構的機械共振頻率(避免在共振點附近使用,否則信號飽和)、調制器與振動源的耦合剛度(剛度不足會限制高頻響應)、解調系統(tǒng)的帶寬(如電路濾波上限)。
3. 動態(tài)范圍(Dynamic Range, DR)
定義:傳感器可檢測的振動信號與可檢測信號的比值(通常以分貝 dB 表示),反映對不同幅度振動的兼顧能力。
計算公式:DR = 20log(可測振幅 / 可測振幅)。
典型值:80~120dB,例如 “可測振幅 0.1nm,可測振幅 100μm" 時,DR≈120dB。
關鍵意義:動態(tài)范圍不足會導致小信號被噪聲掩蓋,或大信號飽和(如劇烈振動時輸出失真),需覆蓋應用場景中可能的振動幅度跨度(如結構健康監(jiān)測需同時檢測微振動與強沖擊)。
4. 線性度(Linearity)
定義:傳感器輸出信號與輸入振動量之間的線性吻合程度,通常以 “非線性誤差" 表示。
典型指標:非線性誤差≤1%(滿量程),高精度場景要求≤0.1%。
影響因素:波導調制器的材料非線性(如大應變下彈光系數變化)、解調算法的線性擬合精度(如相位解調中的非線性失真)。