光纖光柵振動加速度傳感器的優(yōu)化設(shè)計及振動體的振動模態(tài)分析.pdf

1、進入21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，我國交通事業(yè)也隨之得到了蓬勃發(fā)展，在全國范圍內(nèi)，許多公路、高鐵橋梁等大結(jié)構(gòu)建筑正在進行修建，但對于該類大型結(jié)構(gòu)建筑物的安全監(jiān)測仍然為一個空缺，導(dǎo)致了一些大型橋梁結(jié)構(gòu)自身損傷不能被及時發(fā)現(xiàn)，從而使自身損傷不斷地積累，最終引發(fā)建筑物坍塌事故，此類事故發(fā)生常常會造成重大的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失。為避免此類事故的發(fā)生，及時、準(zhǔn)確的檢測到建筑物的損傷情況顯得尤為重要。因此，本文主要就光纖光柵加速度振動傳感器

2、設(shè)計進行了研究和實驗，以使其可以滿足對建筑物的檢測;同時，對基于固有頻率的損傷識別技術(shù)進行了研究，提出了一套簡單、準(zhǔn)確的檢測方法。
　　實驗研制了一種基于雙等強度懸臂梁式光纖布拉格光柵振動傳感器，首先通過ANSYS軟件對傳感器進行了數(shù)值計算與仿真，得到了在各個阻尼比下傳感器的幅頻特性曲線和相頻特性曲線，不斷變化傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)，尋找最優(yōu)諧振頻率與加速度靈敏度，從而得到傳感器最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù);根據(jù)仿真所得的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)進行傳感器加工;利用

3、所加工的振動傳感器進行振動臺試驗研究并對所得實驗數(shù)據(jù)進行處理，將處理后的數(shù)據(jù)與ANSYS軟件仿真所得到的數(shù)據(jù)進行比較，可知，振動平臺所測得的實驗結(jié)果與ANSYS軟件仿真結(jié)果相吻合:傳感器的諧振頻率為80.74Hz，可實現(xiàn)50Hz以下低頻振動信號的實時監(jiān)測，在5-50Hz之間的加速度靈敏度約為20.85pm/m·s-2。該傳感器可以很好地獲得建筑物的振動信息，從而為損傷識別提供準(zhǔn)確、可靠的振動信號。
　　對損傷識別的一般方法進行簡單

4、介紹，明確了監(jiān)測物健康狀況與固有頻率之間存在一定關(guān)系。對結(jié)構(gòu)尺寸、材料完全相同的4組橋梁模型進行人為制造損傷，其中4組損傷程度各不相同，對4組橋梁模型進行相同的實驗，實驗得出監(jiān)測物損傷程度與固有頻率之間的關(guān)系，當(dāng)損傷程度增加時，固有頻率將不斷減小;通過ANSYS軟件對實驗中的4組橋梁建立仿真模型，進行模態(tài)分析，得出不同損傷程度下橋梁的固有頻率，從而得到損傷程度的增加導(dǎo)致固有頻率的減小，所得結(jié)論與實驗相吻合。因此，當(dāng)橋梁受到損傷時，其固有