光纤Bragg光栅等强度悬臂梁型称重传感器的标定与不确定度分析
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作者:
作者单位:

(1.昆明理工大学 信息工程与自动化学院,云南 昆明 650500; 2.昆明理工光智检测科技 有限公司,云南 昆明 650500)

作者简介:

赵振刚(1981-),男,博士,副教授,硕士生导师,主要从 事光纤传感与解调技术、微机电传感技术、嵌入式技术等方面的研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(51667011,61765009,61962031)和云南省应用基础研究项目(2018FB095,202101AT070131)资助项目 (1.昆明理工大学 信息工程与自动化学院,云南 昆明 650500; 2.昆明理工光智检测科技 有限公司,云南 昆明 650500)


Calibration and uncertainty analysis of the cantilever beam of uniform strength type fiber Bragg grating weighing sensor
Author:
Affiliation:

(1.Faculty of Information Engineering and Automation,Kunming University of Sci ence and Technology,Kunming,Yunnan 650500,China; 2.Kunming Intelligence Measure Science and Technology Co.,Ltd.,Kunming,Yunnan 650500,China)

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    摘要:

    研制了一种等强度悬臂梁结构的光纤Bragg光栅 称重传感器。为了确定其称量结果的 可靠性,通过分析载荷信息传递过程与光栅敏感元件的感知原理,推演传感器设计的理论依 据,设计了采用标准质量块进行标定的静态载荷实验装置,通过MATLAB实现静态传感数据分 析,并分析标定过程中存在的不确定因素进而确定了传感器的不确定度指标。实验表明:所 研制的光纤Bragg光栅等强度悬臂梁型称重传感器的灵敏度为0.006 nm/N,非线性误差为4. 93%,重复性误差为2.59%,迟滞误差为3. 21%FS,称重传感器的测量不确定度为0.409 N。 设计的光纤Bragg光栅等强度悬臂梁型称重传感器静态特性良好,在它量程范围内测量不确 定度对结果的影响较小,满足性能要求,标定方法有效提高了标定效率和精度,为其他类型 传感器综合性能定量分析提供了思路与工程实践。

    Abstract:

    A cantilever beam of uniform strength structure FBG weighing sensor is developed.In order to determine the reliability of the sensor weighing results ,the theoretical basis of sensor design was deduced by analyzing the load trans mission process and the sensing principle of the grating sensitive element,and a static load experimental device calibrated with a standard mass was designed. Analysis of the static sensing data through MATLAB and analysis of uncertain fac tors in calibration process and then determine the uncertainty index of sensor. The experimental results show that the sensitivity of the developed cantilever b eam of uniform strength type fiber bragg grating weighing sensor is 0.0069n m/ N,the nonlinear error is 4.93%FS,the repeatability error is 2.59%FS,the hyste resis error 3.21%FS,and the measurement uncertainty of the sensor is 0.409N.T he designed cantilever beam of uniform strength type fiber bragg grating weighin g sensor has great static characteristics,and the measurement uncertainty withi n the range of the sensor has a small effect on the result,which meets the perf ormance requirements.The calibration method effectively improves the calibratio n efficiency and accuracy,and provides ideas and engineering practices for the quantitative analysis of the comprehensive performance of other types of sensors .

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

何琦,赵振刚,许晓平,罗川,李川.光纤Bragg光栅等强度悬臂梁型称重传感器的标定与不确定度分析[J].光电子激光,2021,32(10):1092~1098

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  • 收稿日期:2021-02-10
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  • 在线发布日期: 2021-11-24
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