光纖Bragg光柵振動傳感技術研究.pdf

1、在航空、航天、石油、海洋、橋梁、建筑等領域中亟待解決振動傳感測量問題,以確保大型工程結構的安全性,然而目前常用的電磁類加速度傳感器難以滿足測量要求.光纖Bragg光柵(FBG)傳感器是近年來發(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、結構緊湊等特點.研究以加速度為主的FBG振動傳感技術具有十分重要的意義. 本論文提出了一種基于等強度梁的FBG振動傳感測量方案,并對該方案進行了理論分析及實驗研究.論文的主要

2、內容包括以下四方面: 第一,簡要介紹了常用的振動傳感器和光纖傳感器的特點以及FBG振動傳感器的研究及發(fā)展現(xiàn)狀. 第二,概述了FBG的制作方法、傳感原理和FBG傳感器常用的波長解調方法,并詳細分析了各種解調方法的優(yōu)缺點. 第三,設計了基于"凸"形截面梁和等強度梁的兩種FBG振動傳感方案,分別分析了兩種梁的應變傳感理論,并用ANSYS軟件對"凸"形截面梁進行了優(yōu)化設計和模態(tài)分析. 在分析比較兩種傳感方案優(yōu)缺點

3、的基礎上,最終確定了基于等強度梁的FBG振動傳感方案. 第四,實驗研究了FBG應變、振動傳感特性,并對實驗結果進行了分析.在FBG應變傳感實驗中,先后將三種參數不同的FBG粘貼在梁的不同位置進行應變傳感測量,再將雙FBG分別粘貼在梁的上下表面以補償溫度變化對應變傳感測量的影響.在此基礎上,先后用單FBG和雙FBG進行了振動傳感實驗研究.研究結果表明:采用單FBG時,振動系統(tǒng)的靈敏度為0.098pm/g,系統(tǒng)固有頻率為113.2H