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基于对称铰链的中低频光纤加速度传感器及其优化设计
  • ISSN号:1005-0086
  • 期刊名称:《光电子.激光》
  • 时间:0
  • 分类:TN253[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室,湖北武汉430070
  • 相关基金:国家自然科学基金(61475121)资助项目
中文摘要:

考虑到光纤布拉格光栅(FBG)在振动监测中的优势,设计了一种基于对称铰链的中低频布拉格光栅加速度传感器。阐述了传感器的结构和工作原理,并提出了一种拟合的方法计算铰链刚度,同时推导出了传感器固有频率和灵敏度的理论公式。采用SQP优化方法以两种不同的思路对传感器的结构参数进行优化,得到了两种满足不同需求的传感器尺寸。最后通过在振动台上的标定实验,测试了传感器的灵敏度、幅频响应特性和抗横向干扰能力等性能。实验结果表明,传感器的谐振频率约为400Hz,灵敏度约为230pm/g,横向干扰小于8%,具备较好的抗横向干扰能力。

英文摘要:

Taking the advantage of fiber Bragg grating(FBG)applied in vibration detection into account,a kind of FBG medium-low frequency acceleration sensor based on symmetrical gemel is designed.In this paper,the structure and the operation principle of the sensor are proposed,and a fitting method to calculate the stiffness of gemel is brought up.At the same time,the theoretical formulas of nature frequency and sensitivity of the FBG acceleration sensor are deduced.By optimizing the structure parameter of the sensor in SQP from two different routes,two structure size results that can meet different practical needs are received.At last,in order to verify the accuracy of the theoretical formula,the sensor is tested from three aspects of the sensitivity,the amplitude-frequency response feature and the transverse anti-interference ability through calibration experiment on the vibration table.The experimental results show that the sensor resonant frequency is about 400 Hz,and the sensitivity is approximately 230pm/g,which are both fundamentally consistent with the theoretical calculation.What is more,the transverse response amplitude is less than 8%.It shows that the FBG acceleration sensor designed in the paper is equipped with a good transverse anti-interference ability.

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期刊信息
  • 《光电子.激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:天津市教育委员会
  • 主办单位:天津理工大学 中国光学学会
  • 主编:巴恩旭
  • 地址:天津市西青区宾水西道391号
  • 邮编:300384
  • 邮箱:baenxu@263.net baenxu@aliyun.com
  • 电话:022-60214470
  • 国际标准刊号:ISSN:1005-0086
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1182/O4
  • 邮发代号:6-123
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 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,美国工程索引,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:16551