基于DVD光讀取頭的超低頻振動傳感器機(jī)理的研究.pdf

1、為了保證精密儀器正常工作和測量精度，對于環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、潔凈度和振動等有一定的要求。為了解儀器工作的環(huán)境振動情況，一般會采用如振動位移計(jì)、振動加速度計(jì)等儀器來測量和分析。本文設(shè)計(jì)了一種適用于測量低頻振動的光學(xué)式振動傳感器。 該光學(xué)振動傳感器利用DVD光讀取頭中對位移變化敏感的聚焦誤差信號(FES)來檢測傳感器中拾振器的相對振動，實(shí)際測量時(shí)只需要將其垂直安裝在被測物體表面即可，具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。傳感器結(jié)構(gòu)

2、主要由兩部分組成：DVD光讀取頭和懸臂梁拾振器。懸臂梁的一端固定在金屬基座上，另一端自由懸置，并在懸置端的下方粘貼有反射鏡。靜態(tài)時(shí)，DVD光讀取頭中的出射光照射到反射鏡表面并反射回光讀取頭中，光讀取頭產(chǎn)生的FES信號為0。當(dāng)外界發(fā)生振動時(shí)，金屬基座會與外界物體作同步運(yùn)動，懸臂梁的懸置端在慣性力作用下會產(chǎn)生相對振動，此時(shí)光讀取頭輸出與懸置端的位移變化成線性關(guān)系的FES信號。進(jìn)一步根據(jù)懸臂梁的相對振動和外界振動二者之間的函數(shù)關(guān)系，通過后續(xù)計(jì)

3、算處理，即可由FES信號求取外界振動量大小。 本文首先對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了論證，通過分析振動傳感器中振動位移計(jì)和振動加速度計(jì)的設(shè)計(jì)原理，結(jié)合DVD光讀取頭的FES信號靈敏高、線性范圍小的特點(diǎn)，得出利用光讀取頭測量振動加速度能滿足實(shí)際測量需要的結(jié)論。進(jìn)一步介紹了傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)和拾振器結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)，并詳細(xì)闡述了懸臂梁拾振器的幾何尺寸對傳感器性能(固有頻率)的影響。懸臂梁的固有頻率會影響傳感器的頻率響應(yīng)范圍和靈敏度。因?yàn)樵摴鈱W(xué)傳感器的傳