振動(dòng)-溫度光纖光柵傳感器技術(shù)研究.pdf

1、針對(duì)檢測(cè)機(jī)械振動(dòng)故障需要分析設(shè)備的機(jī)械振動(dòng)頻率、加速度等參數(shù),本論文設(shè)計(jì)出-種振動(dòng)/溫度雙參數(shù)光纖光柵傳感器。該傳感器具有抗電磁干擾、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大、體積小等優(yōu)點(diǎn),并能夠有效地解決在工程結(jié)構(gòu)中各種因素的互相影響及交叉敏感問題。 本論文采用等強(qiáng)度懸臂梁進(jìn)行振動(dòng)傳感測(cè)試,設(shè)計(jì)出一種基于長周期光纖光柵的新型解調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)溫度與振動(dòng)信號(hào)的解調(diào),并能有效消除光源波動(dòng)及外界環(huán)境干擾。系統(tǒng)測(cè)量范圍達(dá)到：動(dòng)態(tài)信號(hào)頻率20Hz～1

2、60Hz,加速度0～140g,溫度0℃～100℃；溫度分辨力為0.1℃,加速度分辨力為0.1g。論文主要內(nèi)容包括： (1)介紹光纖光柵傳感器及多參數(shù)傳感器的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀。概述光纖光柵基本傳感原理及其基本特性、振動(dòng)傳感器基本原理,研究光纖光柵溫度、振動(dòng)傳感特性,并介紹光纖光柵傳感系統(tǒng)組成。 (2)分析幾種常用光纖光柵解調(diào)方案的解調(diào)原理及其優(yōu)缺點(diǎn),利用長周期光纖光柵的邊緣濾波效應(yīng),設(shè)計(jì)出一種新型解調(diào)方案。詳細(xì)介紹方案解調(diào)原

3、理、光路設(shè)計(jì),并理論計(jì)算出傳感光強(qiáng)/FBG諧振波長靈敏度。 (3)設(shè)計(jì)等強(qiáng)度梁式振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu),分析振動(dòng)懸臂梁靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性及懸臂梁的固有頻率等。根據(jù)系統(tǒng)測(cè)量要求,對(duì)懸臂梁尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。利用ANSYS軟件對(duì)振動(dòng)懸臂梁固有頻率進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證理論計(jì)算的正確性。 (4)設(shè)計(jì)光電轉(zhuǎn)換電路、濾波電路、差動(dòng)電路、數(shù)據(jù)采集電路、動(dòng)態(tài)顯示電路等,并通過系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)傳感信號(hào)的檢測(cè)與顯示。 (5)實(shí)驗(yàn)研究光纖光柵傳感