一种基于单一椭圆铰链的光纤光栅加速度传感器
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作者:
作者单位:

(1.武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室,湖北 武汉 430070; 2.石家庄市第二中 学,河北 石家庄050004; 3. 湖北工程学院 机械工程学院,湖北 孝感 432000; 4.中山市武汉理工大学先进工程技术研究 院,广东 中山 528437)

作者简介:

梁磊(1963-),男,湖北荆州人,博士,博士生导师,主 要从事光纤光栅传感方面研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家重点研发计划(2018YFF0214700)、 湖北省科技专项重大项目(2016AAAA008)和广东省中山市科技计划项目(2015A2028)资助项目(1.武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室,湖北 武汉 430070; 2.石家庄市第二中学,河北 石家庄050004; 3. 湖北工程学院 机械工程学院,湖北 孝感 432000; 4.中山市武汉理工大学先进工程技术研究院,广东 中山 528437)


A fiber Bragg grating acceleration sensor based on single elliptical hinge
Author:
Affiliation:

(1.National Engineering Laboratory of Fiber Optic Sensing Technology,Wuhan Univ ersity of Technology,Wuhan 430070,China; 2.Shijiazhuang No.2Middle School,Shijiazhuang 050004,China; 3.School of Mechanical Engineering,Hubei Engineering University,Xiaogan 432000,China; 4.Wuhan Univer sity of Technology Advanced Engineering Technology Research Institute of Zhongshan City,Zhongshan 528437,Ch ina)

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    摘要:

    针对加速度传感器在振动分析与故障诊断中的需 求,提出了一种基于椭圆铰链的光纤布拉格光栅加速度传感器,椭 圆铰链和质量块组成加速度传感器理论模型的弹簧质量系统。首先,根据传感器结构的力学 模型,推导出了传感器的灵 敏度和谐振频率的计算公式,进而分析了传感器的结构参数对灵敏度和谐振频率的影响;随 后,采用Lingo软件对传感 器参数进行了最优化分析;最后,基于优化结果设计制作了光纤布拉格光栅加速度传感器, 测试了该传感器的灵敏度、 幅频响应和横向抗干扰等性能。结果表明,传感器的谐振频率约为750 Hz,灵敏度约为128 pm/g,横向抗干扰度小于5%,可用于350 Hz以下的低频微弱振动信号的实时监测。

    Abstract:

    Aiming to the demand of acceleration sensor in vibration analysis and fault diagnosis,a spring quality system based on elliptical hinge fiber Bragg grating acceleromete r,elliptical hinge and mass block to form the theoretical model of acceleration sensor is proposed.Firstly, according to the mechanical model of the sensor structure,the sensitivity and resonance frequency of the se nsor are deduced.Then the influence of the sensor′s structural parameters on the sensitivity and resonant frequency is analyzed.Then, the sensor parameters are optimized by using Lingo software.Finally,a fiber Br agg grating acceleration sensor is designed and manufactured based on the optimization results.The sensor′s se nsitivity,amplitude-frequency response and horizontal anti-jamming performance are tested.The results show that the resonant frequency of the sensor is about 750Hz,the sensitivity is about 128pm/g,and the horizo ntal noise immunity is less than 5%.It can be used for real-time monitoring of low-frequency weak vibrati on signals below 350Hz.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

梁磊,蔡彦璞,戴玉堂,韦御风,徐刚,涂彬.一种基于单一椭圆铰链的光纤光栅加速度传感器[J].光电子激光,2019,30(3):234~240

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  • 收稿日期:2018-08-20
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  • 在线发布日期: 2019-04-28
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