作者单位
摘要
1 武汉理工大学 光纤传感技术与网络国家工程研究中心,武汉 430070
2 武汉理工大学 信息工程学院,武汉 430070
为满足悬臂梁式传感器测量带宽大、灵敏度高的需求,采用F型梁增敏结构设计了一种光纤光栅加速度传感器。首先推导出传感器的谐振频率和灵敏度公式,在此基础上使用MATLAB优化传感器参数,并利用ANSYS对传感器进行模态分析和谐响应分析,得到了传感器的模态振型图以及两种不同阻尼比条件下的幅频响应,仿真结果与理论计算基本一致。制作了2个传感器实物,对直接封装的传感器1和填充硅油后封装的传感器2进行了幅频响应、灵敏度特性和横向抗干扰能力测试。实验结果表明:传感器1的谐振频率约为168 Hz,测量带宽为1.5~50 Hz,灵敏度系数为159.84 pm/g,横向抗干扰度为9.88%,谐振频率和灵敏度理论值与实际值误差分别为0.93%和3.29%;填充硅油后的传感器2的测量带宽为1.5~100 Hz,灵敏度系数为133.57 pm/g,横向抗干扰度为8.1%。实验证明在传感器内部填充硅油可以增大传感器工作带宽,提高横向抗干扰能力。
光纤布拉格光栅 加速度传感器 优化设计 悬臂梁 振动加速度检测 Fiber Bragg grating Acceleration sensor Optimization design Cantilever beam Vibration acceleration detection 
光子学报
2023, 52(6): 0606001
作者单位
摘要
武汉理工大学机电工程学院, 湖北 武汉 430070
采用一种“士”字形梁增敏结构,通过改变质量块的质量和重心位置,设计了两种规格的光纤光栅(FBG)振动传感器。对其灵敏度与谐振频率进行了推导,并在此基础上进行了结构优化设计和有限元仿真。根据理论和仿真分析制作了传感器实物,对其进行了实验测试。实验结果表明:传感器1的稳定工作频带为20~80 Hz,加速度灵敏度为120.3 pm·g -1,谐振频率为237.5 Hz;传感器2的稳定工作频带为50~200 Hz,加速度灵敏度为32.9 pm·g -1,谐振频率为639 Hz。这两种传感器的测量线性度均在99%以上且有较强的横向抗干扰能力,能满足不同频段对振动加速度检测的要求。
光纤光学 光纤传感器 光纤光栅 振动加速度检测 振动传感器 
光学学报
2019, 39(11): 1106004

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