基于FBG振弦的加速度传感器优化设计及试验研究
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作者:
作者单位:

(山东大学 控制科学与工程学院,山东 济南 250061)

作者简介:

蒋奇(1973-),男,山东人,博士,教授,主 要从事检测技术与自动化装置、新型传感和光纤传感器方面的研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(6127073和61473175)和山东大学基本科研业务费专项资金(2015JC040)资助项目 (山东大学 控制科学与工程学院,山东 济南 250061)


Optimal design and test research of FBG vibrating wire based acceleration senso r
Author:
Affiliation:

(School of Control Science and Engineering,Shandong University,Jinan 250061, China)

Fund Project:

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    摘要:

    研究了一种光纤振弦式的光纤Bragg光栅(FBG)加速 度传感器,设计了一 种新颖的高灵敏、可调整的光纤质量块振动结构。根据传感器的预期性能指标,通过有限元 模拟分析,优 化了结构尺寸。经过振动台标定实验,传感器的灵敏度可达108.6pm /g(100Hz),线 性响应误差低于2.5%,重复性误差低于0.03% ,共振频率约为250Hz。其实验标定的灵敏度和共振频率与有限元模 拟的 结果相吻合。最后进行了柴油发动机缸盖振动测试,试验表明,本文制作的传感器可在线监 测发动机工作状态下缸盖振动的加速度变化,可应用于发动机振动的试验。

    Abstract:

    Compared with the traditional electric sensing technology,the fiber o ptic sensors have the advantages of higher sensitivity,immunity to electromagnetic interference, better insulation, higher temperature and corrosion resistance.It can meet the requirement of modern sensor technology.In order to design a novel vibration sensing structure with high sens itivity,this paper investigates a fiber Bragg grating (FBG) vibrating wire base d acceleration sensor.Firstly,the size of structure is determined by finite element analysis.Moreover,the effectiveness of the senso r is verified and its parameters are calibrated by calibration experiment on the platform vibrator.Fin ally,the sensor is tested by the cylinder cover′s vibration monitor of the engine in interna l combustion engine laboratory.The experimental results show this sensor has high sensitivity,which can reach 108.6pm/g (100Hz).Its response error is less than 2.5% and repeatability error is less th an 0.03%,and the resonant frequency is about 250Hz.The results of cylinder cover′s vibratio n monitoring indicate that this sensor can monitor the variation of acceleration very well.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

蒋奇,郭腾云.基于FBG振弦的加速度传感器优化设计及试验研究[J].光电子激光,2015,26(9):1646~1651

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  • 收稿日期:2015-06-25
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  • 在线发布日期: 2015-09-30
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