基于双光纤光栅的高灵敏度低频加速度传感器
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作者:
作者单位:

(武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室,湖北 武汉 430070)

作者简介:

戴玉堂(1965-),男,教授,博士生导师,主要从事微纳光 电子器件制备等方面的研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家重点研发计划(2017YFC0804403)资助项目 (武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室,湖北 武汉 430070)


High sensitivity and low-frequency acceleration sensor based on double fiber Br agg gratings
Author:
Affiliation:

(National Engineering Lab of Fiber Optic Sensing Technology,Wuhan University of Technology,Wuhan,Hubei 430070,China)

Fund Project:

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    摘要:

    针对低频振动信号的高精度测量需求,设计 了一种基于双光纤光栅的变宽度椭 圆铰链式低频加速度传感器。首先建立传感器的结构模型,理论分析了传感器的振动响应特 性,给出该传感器的谐振频率及灵敏度的公式。随后搭建了传感单元的数学模型,对传感单 元结构的关键尺寸参数进行了优化。另外,利用有限元仿真验证了理论分析结果,最后加工 制作了传感器样件,对其进行加速度性能测试。实验结果表明:传感器的谐振频率约为36 Hz, 工作频带为0-10 Hz,灵敏度为1 496 pm/g。所设计的传感器具有较高的灵敏度、良好的温度 补偿能力,能够满足工程中低频振动检测的要求。

    Abstract:

    In response to the requirement of high-precision measurement of the low-freque ncy vibration signal,a variable width elliptical hinged low-frequency acceleration sensor based on double fiber Bragg gratings is designed in this paper.Firstly,the structure mo del of the sensor is established,the vibration response characteristics of the sensor are analyze d theoretically, and the resonant frequency and sensitivity formula of the sensor are given.Then the mathematical model of sensor unit is established,and the key dimension paramete rs of the sensing unit structure are optimized.In addition,the theoretical analysis resu lts are verified by finite element simulation.Finally,the sensor sample is manufactured and its ac celeration performance is tested.The experimental results show that the resonance frequenc y of the sensor is 36Hz,while the working frequency band is 0-10Hz,in which the sensitivity is 1496pm/g. The designed sensor has high sensitivity,and temperature compensation ability, which can be used for low-frequency vibration measurement.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

刘文敏,戴玉堂,魏禹.基于双光纤光栅的高灵敏度低频加速度传感器[J].光电子激光,2021,32(9):911~918

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  • 收稿日期:2021-03-20
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  • 在线发布日期: 2021-11-12
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