光纖Bragg光柵加速度傳感器動(dòng)態(tài)特性的研究.pdf

1、隨著航空、航天、海洋工程、石油和土木等大型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展,其動(dòng)力學(xué)問(wèn)題日益復(fù)雜,必須對(duì)其進(jìn)行高質(zhì)量的動(dòng)態(tài)測(cè)試和分析,以確保工程安全和經(jīng)濟(jì)合理.目前廣泛使用的電磁類(lèi)加速度傳感器已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足這些要求.光纖光柵傳感技術(shù)作為一種全新的傳感技術(shù),具有電磁類(lèi)傳感技術(shù)所無(wú)法企及的諸多優(yōu)點(diǎn).研究和開(kāi)發(fā)新型的光纖光柵加速度傳感器具有十分重要的意義.該文系統(tǒng)地研究了光纖光柵傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)加速度測(cè)量的基本原理和技術(shù),為光纖光柵傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)試測(cè)量奠定

2、了一定的理論基礎(chǔ),對(duì)光纖光柵振動(dòng)傳感器設(shè)計(jì)分析和應(yīng)用具有指導(dǎo)意義.1、提出了光纖光柵加速度傳感器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法.系統(tǒng)地研究了光纖光柵傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)試的原理,通過(guò)建立加速度傳感器結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,分析了光纖光柵加速度傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,提出了光纖光柵傳感器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù).2、提出了光纖光柵加速度傳感器的原理性結(jié)構(gòu),對(duì)其進(jìn)行了解析法和有限元法分析,并對(duì)理論分析結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,證明了有限元法在光纖光柵加速度傳感器設(shè)計(jì)中

3、的有效性.3、該文以大型橋梁和建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)為背景,設(shè)計(jì)了一種新型的低頻高靈敏度光纖光柵加速度傳感器.使用通用有限元軟件ANSYS,建立了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性的分析方法,并利用APDL語(yǔ)言編寫(xiě)了分析程序,對(duì)這種結(jié)構(gòu)的傳感器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性分析.分析結(jié)果表明此種結(jié)構(gòu)的具有:1)橫向靈敏度小,X、Z方向的橫向靈敏度均不到敏感方向的2％;2)在敏感方向上,一階模態(tài)起主導(dǎo)作用,其它模態(tài)的影響較小,有利于減小交叉耦合的影響;3)當(dāng)阻尼