基于F型梁的光纤光栅加速度传感器

作     者：甘维兵 张艺璇 张寅杰 王宇 刘念 张翠 GAN Weibing;ZHANG Yixuan;ZHANG Yinjie;WANG Yu;LIU Nian;ZHANG Cui

作者机构：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 武汉理工大学信息工程学院武汉430070 

基　　金：湖北省自然科学基金面上项目(No.20221j0081) 湖北省重点研发计划(No.2021BCA218) 

出 版 物：《光子学报》 (Acta Photonica Sinica)

年 卷 期：2023年第52卷第6期

页      码：137-148页

摘      要：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。

主 题 词：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 

学科分类：070207[070207] 07[理学] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/gzxb20235206.0606001

馆 藏 号：203122435...