光纖Bragg光柵振動(dòng)傳感技術(shù)研究.pdf

1、在航空、航天、石油、海洋、橋梁、建筑等領(lǐng)域中亟待解決振動(dòng)傳感測(cè)量問(wèn)題,以確保大型工程結(jié)構(gòu)的安全性,然而目前常用的電磁類加速度傳感器難以滿足測(cè)量要求.光纖Bragg光柵(FBG)傳感器是近年來(lái)發(fā)展極其迅速的一種光纖傳感器,它具有不受電磁干擾、靈敏度高、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn).研究以加速度為主的FBG振動(dòng)傳感技術(shù)具有十分重要的意義. 本論文提出了一種基于等強(qiáng)度梁的FBG振動(dòng)傳感測(cè)量方案,并對(duì)該方案進(jìn)行了理論分析及實(shí)驗(yàn)研究.論文的主要

2、內(nèi)容包括以下四方面: 第一,簡(jiǎn)要介紹了常用的振動(dòng)傳感器和光纖傳感器的特點(diǎn)以及FBG振動(dòng)傳感器的研究及發(fā)展現(xiàn)狀. 第二,概述了FBG的制作方法、傳感原理和FBG傳感器常用的波長(zhǎng)解調(diào)方法,并詳細(xì)分析了各種解調(diào)方法的優(yōu)缺點(diǎn). 第三,設(shè)計(jì)了基于"凸"形截面梁和等強(qiáng)度梁的兩種FBG振動(dòng)傳感方案,分別分析了兩種梁的應(yīng)變傳感理論,并用ANSYS軟件對(duì)"凸"形截面梁進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和模態(tài)分析. 在分析比較兩種傳感方案優(yōu)缺點(diǎn)

3、的基礎(chǔ)上,最終確定了基于等強(qiáng)度梁的FBG振動(dòng)傳感方案. 第四,實(shí)驗(yàn)研究了FBG應(yīng)變、振動(dòng)傳感特性,并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析.在FBG應(yīng)變傳感實(shí)驗(yàn)中,先后將三種參數(shù)不同的FBG粘貼在梁的不同位置進(jìn)行應(yīng)變傳感測(cè)量,再將雙FBG分別粘貼在梁的上下表面以補(bǔ)償溫度變化對(duì)應(yīng)變傳感測(cè)量的影響.在此基礎(chǔ)上,先后用單FBG和雙FBG進(jìn)行了振動(dòng)傳感實(shí)驗(yàn)研究.研究結(jié)果表明:采用單FBG時(shí),振動(dòng)系統(tǒng)的靈敏度為0.098pm/g,系統(tǒng)固有頻率為113.2H