應(yīng)用于準(zhǔn)分布式光纖圍欄系統(tǒng)的振動(dòng)傳感器的研究.pdf

1、振動(dòng)是自然界普遍存在的一種現(xiàn)象，在很多重要的領(lǐng)域中，振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量起著至關(guān)重要的作用，光纖光柵圍欄振動(dòng)信號(hào)的監(jiān)測(cè)也就是實(shí)際中一個(gè)重要的研究問題。目前準(zhǔn)分布式光纖圍欄系統(tǒng)中主要應(yīng)用的傳感器多為溫度和應(yīng)變式傳感器，溫度傳感器能感應(yīng)周圍溫度的變化，主要應(yīng)用于火災(zāi)安防圍欄報(bào)警系統(tǒng)中。應(yīng)變傳感器對(duì)于靜態(tài)形變感應(yīng)靈敏，主要應(yīng)用于周界安防監(jiān)測(cè)中。但是由于應(yīng)變傳感器的局限性，采集信息量少，變形恢復(fù)慢，易造成傳輸延遲，同時(shí)復(fù)用距離有限，滿足不了復(fù)雜環(huán)境、

2、長(zhǎng)距離的監(jiān)測(cè)要求。FBG振動(dòng)傳感器是從應(yīng)變傳感中衍生而來，不但能對(duì)外界應(yīng)變量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)其對(duì)于振動(dòng)信號(hào)反映靈敏。實(shí)際工程中，振動(dòng)信號(hào)的傳遞比應(yīng)變的傳遞距離要遠(yuǎn)的多，圍欄上產(chǎn)生的形變一般都伴隨有振動(dòng)，小幅振動(dòng)引起的形變小，應(yīng)變傳感器感應(yīng)不夠靈敏時(shí)則監(jiān)測(cè)不到，而振動(dòng)傳感器正好可以彌補(bǔ)FBG應(yīng)變傳感器的這種缺陷。
　　本文在對(duì)光纖光柵實(shí)現(xiàn)振動(dòng)測(cè)量的原理和技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)準(zhǔn)分布式光纖圍欄系統(tǒng)的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了一種新型的橫向芯軸式低

3、頻振動(dòng)傳感器。論文主要完成內(nèi)容有：
　　1.對(duì)現(xiàn)有的振動(dòng)傳感器及 FBG振動(dòng)傳感器應(yīng)用進(jìn)行了大量調(diào)研，總結(jié)出了光纖光柵振動(dòng)傳感器具有很好的應(yīng)用價(jià)值，針對(duì)FBG傳感器應(yīng)用于光纖圍欄系統(tǒng)現(xiàn)狀做了研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的圍欄中應(yīng)用的傳感器的不足，需要研制應(yīng)用于光纖圍欄系統(tǒng)的振動(dòng)傳感器來解決解決實(shí)際工程需要。
　　2.根據(jù)光纖光柵應(yīng)用于振動(dòng)測(cè)量的基本原理和幾種典型的 FBG振動(dòng)傳感器的設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)存在的幾種靈敏度和頻響性能較好的模型進(jìn)行了改進(jìn)

4、設(shè)計(jì)，對(duì)模型進(jìn)行了理論分析，并通過有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證理論分析的結(jié)果。
　　3.設(shè)計(jì)了一種適用于光纖圍欄系統(tǒng)的振動(dòng)傳感器，通過ANSYS分析了其性能，并綜合實(shí)際因素，將其與其他幾種模型進(jìn)行了對(duì)比，得出該結(jié)構(gòu)在具備其一定優(yōu)越性同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)工程的批量生產(chǎn)應(yīng)用。
　　4.搭建了實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置，將制作封裝好的FBG振動(dòng)傳感器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，測(cè)試其加速度靈敏度達(dá)到127.4pm/g、振幅靈敏度達(dá)到0.16nm/mm，

5、具有良好的靈敏線性度，其固有頻率為42Hz，并與軟件分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)比結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)。
　　5.將光纖光柵振動(dòng)傳感器和應(yīng)變傳感器同時(shí)放于準(zhǔn)分布式光纖圍欄防入侵系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)，對(duì)比了在不同情況下，兩種不同的傳感器的測(cè)試結(jié)果，并分析了產(chǎn)生該結(jié)果的原因，得出了光纖光柵振動(dòng)傳感器可以很好的彌補(bǔ)應(yīng)變傳感器在監(jiān)測(cè)信號(hào)時(shí)的不足。
　　6.將光纖光柵振動(dòng)傳感器應(yīng)用于圍欄系統(tǒng)后，根據(jù)其波形變化特征，研究了模式識(shí)別中異常信號(hào)的分類