高頻響應(yīng)光纖布喇格光柵加速度傳感器的研究.pdf

1、在航空航天、機(jī)電工程、石油等大型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，存在著復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)問題，必須對(duì)它們進(jìn)行高質(zhì)量的振動(dòng)測(cè)試與分析，以保證工程結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行。因此，研制一種新型的加速度傳感器用于振動(dòng)領(lǐng)域的安全監(jiān)測(cè)有著重大的經(jīng)濟(jì)意義與社會(huì)意義。 自從1978年光纖光柵問世以來(lái)，研究人員便開始了對(duì)光纖光柵傳感器的研究。與電類傳感器比較，光纖光柵傳感器具有頻率響應(yīng)范圍大、本質(zhì)防電、抗電磁干擾、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì)。由于光柵的柵格結(jié)構(gòu)嵌于光纖內(nèi)部，與其它干涉類光

2、纖傳感器比較，具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易組網(wǎng)等特點(diǎn)，因此，光纖光柵傳感器一經(jīng)出現(xiàn)，便受到世界范圍的普遍關(guān)注。經(jīng)過近二十年的研究和發(fā)展，人們研制了溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、壓力、振動(dòng)、位移等傳感器，其中有些技術(shù)（如溫度、應(yīng)力應(yīng)變、壓力等傳感器）已經(jīng)發(fā)展成熟，并取得了很好的工程應(yīng)用效果。人們?cè)诠饫w光柵振動(dòng)傳感器方面也開展了大量研究工作，解決了諸如“高速波長(zhǎng)解調(diào)”和“溫度補(bǔ)償”等關(guān)鍵技術(shù)問題，但是，頻率響應(yīng)指標(biāo)一直無(wú)法滿足機(jī)電與航空領(lǐng)域的應(yīng)用

3、要求。目前，研制的光纖光柵振動(dòng)類傳感器大多采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)傳感器的響應(yīng)頻率受到靈敏度的制約，諧振頻率局限在幾百赫茲以內(nèi)。 本文在一般振動(dòng)加速度傳感器的設(shè)計(jì)方法上，結(jié)合光纖光柵傳感技術(shù)，提出了光纖光柵加速度傳感器的一般設(shè)計(jì)方法，并通過深入的研究，研制出了一種高頻響應(yīng)的光纖光柵加速度傳感器，并從理論上詳細(xì)分析和解決了影響光纖光柵加速度傳感器性能的因素，通過結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了一種高頻響應(yīng)的新型光纖Bragg光柵加速度傳

4、感器，且對(duì)所研制的光纖光柵加速度傳感器進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明我們研制的光纖光柵加速度傳感器具有諧振頻率3232Hz、量程0.1～4g、線性靈敏度669mv/g的較好特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論研究具有良好的一致性，通過對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化，還可將傳感器的特性參數(shù)進(jìn)一步提高。 本文通過對(duì)所研制的高頻響應(yīng)光纖布喇格光柵加速度傳感器從理論和實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行的可行性研究，可以認(rèn)為本文設(shè)計(jì)的光纖光柵加速度傳感器是比較成功的，本文的研