高頻響應(yīng)光纖布喇格光柵加速度傳感器的研究.pdf

1、在航空航天、機電工程、石油等大型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，存在著復(fù)雜的動力學(xué)問題，必須對它們進行高質(zhì)量的振動測試與分析，以保證工程結(jié)構(gòu)的安全運行。因此，研制一種新型的加速度傳感器用于振動領(lǐng)域的安全監(jiān)測有著重大的經(jīng)濟意義與社會意義。 自從1978年光纖光柵問世以來，研究人員便開始了對光纖光柵傳感器的研究。與電類傳感器比較，光纖光柵傳感器具有頻率響應(yīng)范圍大、本質(zhì)防電、抗電磁干擾、信號傳輸距離遠等優(yōu)勢。由于光柵的柵格結(jié)構(gòu)嵌于光纖內(nèi)部，與其它干涉類光

2、纖傳感器比較，具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、容易組網(wǎng)等特點，因此，光纖光柵傳感器一經(jīng)出現(xiàn)，便受到世界范圍的普遍關(guān)注。經(jīng)過近二十年的研究和發(fā)展，人們研制了溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、壓力、振動、位移等傳感器，其中有些技術(shù)（如溫度、應(yīng)力應(yīng)變、壓力等傳感器）已經(jīng)發(fā)展成熟，并取得了很好的工程應(yīng)用效果。人們在光纖光柵振動傳感器方面也開展了大量研究工作，解決了諸如“高速波長解調(diào)”和“溫度補償”等關(guān)鍵技術(shù)問題，但是，頻率響應(yīng)指標(biāo)一直無法滿足機電與航空領(lǐng)域的應(yīng)用

3、要求。目前，研制的光纖光柵振動類傳感器大多采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)傳感器的響應(yīng)頻率受到靈敏度的制約，諧振頻率局限在幾百赫茲以內(nèi)。 本文在一般振動加速度傳感器的設(shè)計方法上，結(jié)合光纖光柵傳感技術(shù)，提出了光纖光柵加速度傳感器的一般設(shè)計方法，并通過深入的研究，研制出了一種高頻響應(yīng)的光纖光柵加速度傳感器，并從理論上詳細分析和解決了影響光纖光柵加速度傳感器性能的因素，通過結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計了一種高頻響應(yīng)的新型光纖Bragg光柵加速度傳

4、感器，且對所研制的光纖光柵加速度傳感器進行了系統(tǒng)的實驗研究，實驗結(jié)果表明我們研制的光纖光柵加速度傳感器具有諧振頻率3232Hz、量程0.1～4g、線性靈敏度669mv/g的較好特性，實驗結(jié)果與理論研究具有良好的一致性，通過對傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的進一步優(yōu)化，還可將傳感器的特性參數(shù)進一步提高。 本文通過對所研制的高頻響應(yīng)光纖布喇格光柵加速度傳感器從理論和實驗上進行的可行性研究，可以認為本文設(shè)計的光纖光柵加速度傳感器是比較成功的，本文的研