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可调量程的轮辐式光纤光栅扭矩传感器
  • ISSN号:1003-501X
  • 期刊名称:《光电工程》
  • 时间:0
  • 分类:TN253[电子电信—物理电子学] TP212[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]燕山大学信息科学与工程学院,河北秦皇岛066004, [2]河北省特种光纤与光纤传感重点实验室,河北秦皇岛066004
  • 相关基金:国家自然科学基金(11673040,61675176); 河北省自然科学基金(F2014203125); 燕山大学“新锐工程”人才支持计划项目资助
中文摘要:

设计了一种以轮辐结构作为弹性元件的可调量程的光纤布拉格光栅扭矩传感器。在弹性板与轴向平行的上下表面对称粘贴两个中心波长不同的光纤布拉格光栅,分别作为传感元件和参考元件。通过对扭矩值与两者反射中心波长差值的标定,可以排除环境温度的影响,实现温度自补偿的功能。采用卡口连接的方式将弹性板与内轮毂、外轮毂进行连接,并用螺栓固定,通过更换弹性板可以调整传感器的量程。经仿真分析和扭矩传感实验证明,量程为80 Nm时,扭矩传感器的平均应变灵敏度为27.1 pm/Nm,相关系数为0.997,重复性误差为3.23%FS,迟滞误差为1.03%FS。

英文摘要:

Using the spoke structure as the elastic element, an adjustable range fiber grating torque sensor is designed. Two fiber Bragg gratings with different central wavelengths are symmetrically bonded on the upper and lower surfaces of the elastic plate parallel to the axial direction, respectively, as sensing elements and reference elements. By calibrating the relationship between the torque values and the central wavelength difference between the two reflecting elements, the influence of ambient temperature can be eliminated, and the self compensation function of temperature can be realized. The elastic plate is connected with the inner wheel hub and the outer wheel hub by a bayonet, and is fixed by bolts, and the structure is easy to be disassembled so the range of the sensor can be adjusted by replacing the elastic plate. The dimension of spoke structure is optimized by using the finite element simulation software. The finite element simulation and experimental results show that the strain of the elastic element has a linear relationship with the central wavelength difference of two fiber gratings. When the range is 80 Nm, the average sensitivity of the sensor is 27.1 pm/Nm, the correlation coefficient is 0.997, the repeat ability error is 3.23% FS, and the hysteresis error is 1.03% FS.

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期刊信息
  • 《光电工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院光电技术研究所 中国光学学会
  • 主编:罗先刚
  • 地址:四川省成都市双流350信箱
  • 邮编:610209
  • 邮箱:oee@ioe.ac.cn
  • 电话:028-85100579
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-501X
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1346/O4
  • 邮发代号:62-296
  • 获奖情况:
  • 四川省第二次期刊质量考评自然科学期刊学术类质量...,四川省第二届优秀期刊评选科技类期刊三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:14003