浙大城市学院 工程学院机械电子工程学系,浙江 杭州 310015
该文基于正挠曲电效应建立了开口圆柱壳结构的挠曲电传感器模型。首先分析了开口圆柱壳的动态响应特性; 其次根据正挠曲电效应,建立了由动态应变梯度引起的挠曲电传感理论,并推导出模态电压的表达式,挠曲电效应引起的挠曲电传感信号由长度方向弯曲应变引起的挠曲电信号与圆周方向弯曲应变引起的挠曲电信号两部分组成,分析了挠曲电片无限小时各点的分布式传感特性; 最后分析了不同模态的频率及弯曲角度对挠曲电传感信号的影响,对比分析了不同方向弯曲应变引起的挠曲电信号的不同作用。研究结果表明,该分析结果对优化开口圆柱壳结构的传感特性有重要意义。
开口圆柱壳 传感器 传感特性 弯曲角度 弯曲应变 cylindrical shell panel sensor sensing characteristic curvature angle bending strain
重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室, 重庆 400054
提出一种利用极大倾角光纤光栅(Ex-TFG)谐振峰的3 dB点进行悬臂梁低频振动检测的优化方法。对Ex-TFG的轴向应变和弯曲应变特性进行理论分析和实验验证;对基于光强调制的Ex-TFG振动传感的光谱响应特性进行理论分析,采用Ex-TFG谐振峰的3 dB点对振动进行实验研究。实验结果表明:1)Ex-TFG在轴向应变和弯曲应变条件下,其谐振波长均发生蓝移,横电(TE)模和横磁(TM)模的轴向应变灵敏度分别为-2.8 pm/με和-1.8 pm/με,透射强度基本不变,在0~0.4 m
-1的曲率范围内基于光强变化的弯曲应变灵敏度分别为2.6 dB/m
-1和1.2 dB/m
-1,基于波长漂移的弯曲应变灵敏度分别为-3.34 nm/m
-1和-2.53 nm/m
-1;2)在低频振动的检测中,Ex-TFG的TE模和TM模的谐振峰3 dB点的振动加速度灵敏度分别为113.54 mV/g和100.93 mV/g,比谐振峰的峰值波长点(100%点)的振动加速度灵敏度高2倍多,且信噪比(SNR)高约10 dB。此外,SNR随悬臂梁厚度的增大而增大;3)在相同条件下,TE模具有比TM模更高的振动响应灵敏度,但TM模比TE模具有更好的输出稳定性。
光纤光学 光纤光栅 轴向应变 弯曲应变 振动传感 等强度悬臂梁