應用于準分布式光纖圍欄系統(tǒng)的振動傳感器的研究.pdf

1、振動是自然界普遍存在的一種現(xiàn)象，在很多重要的領域中，振動信號的測量起著至關重要的作用，光纖光柵圍欄振動信號的監(jiān)測也就是實際中一個重要的研究問題。目前準分布式光纖圍欄系統(tǒng)中主要應用的傳感器多為溫度和應變式傳感器，溫度傳感器能感應周圍溫度的變化，主要應用于火災安防圍欄報警系統(tǒng)中。應變傳感器對于靜態(tài)形變感應靈敏，主要應用于周界安防監(jiān)測中。但是由于應變傳感器的局限性，采集信息量少，變形恢復慢，易造成傳輸延遲，同時復用距離有限，滿足不了復雜環(huán)境、

2、長距離的監(jiān)測要求。FBG振動傳感器是從應變傳感中衍生而來，不但能對外界應變量進行監(jiān)測，同時其對于振動信號反映靈敏。實際工程中，振動信號的傳遞比應變的傳遞距離要遠的多，圍欄上產(chǎn)生的形變一般都伴隨有振動，小幅振動引起的形變小，應變傳感器感應不夠靈敏時則監(jiān)測不到，而振動傳感器正好可以彌補FBG應變傳感器的這種缺陷。
　　本文在對光纖光柵實現(xiàn)振動測量的原理和技術分析的基礎上，針對準分布式光纖圍欄系統(tǒng)的實際需求，設計了一種新型的橫向芯軸式低

3、頻振動傳感器。論文主要完成內(nèi)容有：
　　1.對現(xiàn)有的振動傳感器及 FBG振動傳感器應用進行了大量調(diào)研，總結(jié)出了光纖光柵振動傳感器具有很好的應用價值，針對FBG傳感器應用于光纖圍欄系統(tǒng)現(xiàn)狀做了研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的圍欄中應用的傳感器的不足，需要研制應用于光纖圍欄系統(tǒng)的振動傳感器來解決解決實際工程需要。
　　2.根據(jù)光纖光柵應用于振動測量的基本原理和幾種典型的 FBG振動傳感器的設計，對現(xiàn)存在的幾種靈敏度和頻響性能較好的模型進行了改進

4、設計，對模型進行了理論分析，并通過有限元分析軟件ANSYS進行了仿真，驗證理論分析的結(jié)果。
　　3.設計了一種適用于光纖圍欄系統(tǒng)的振動傳感器，通過ANSYS分析了其性能，并綜合實際因素，將其與其他幾種模型進行了對比，得出該結(jié)構在具備其一定優(yōu)越性同時可以實現(xiàn)工程的批量生產(chǎn)應用。
　　4.搭建了實驗測試裝置，將制作封裝好的FBG振動傳感器進行了實驗分析，測試其加速度靈敏度達到127.4pm/g、振幅靈敏度達到0.16nm/mm，

5、具有良好的靈敏線性度，其固有頻率為42Hz，并與軟件分析結(jié)果進行了對比，對比結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)。
　　5.將光纖光柵振動傳感器和應變傳感器同時放于準分布式光纖圍欄防入侵系統(tǒng)進行實驗監(jiān)測，對比了在不同情況下，兩種不同的傳感器的測試結(jié)果，并分析了產(chǎn)生該結(jié)果的原因，得出了光纖光柵振動傳感器可以很好的彌補應變傳感器在監(jiān)測信號時的不足。
　　6.將光纖光柵振動傳感器應用于圍欄系統(tǒng)后，根據(jù)其波形變化特征，研究了模式識別中異常信號的分類