光纖光柵加速度傳感器的研發(fā)與應(yīng)用.pdf

1、光纖光柵傳感技術(shù)近年來(lái)越來(lái)越多地被應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域，并逐漸顯現(xiàn)出了其優(yōu)勢(shì)，但對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的測(cè)試，尚缺少較為成熟可靠的光纖光柵加速度傳感器。本文研究開(kāi)發(fā)了一種新型的光纖光柵加速度傳感器用于大型土木結(jié)構(gòu)的低頻振動(dòng)監(jiān)測(cè)。該傳感器具有高靈敏度和溫度自補(bǔ)償?shù)奶匦?，能夠滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)測(cè)試中低頻、微幅振動(dòng)，并克服了溫度的影響。
　　 結(jié)合理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，本文主要完成了以下幾方面的研究工作：
　　 一，第一代傳感器實(shí)際測(cè)試評(píng)價(jià)。將第一代光

2、纖光柵加速度傳感器應(yīng)用在京秦高速公路管養(yǎng)系統(tǒng)以及蘇通大橋拉索阻尼器效能測(cè)試當(dāng)中，得到了有價(jià)值的實(shí)橋?qū)嵥髡駝?dòng)信號(hào)，并作為傳感器進(jìn)一步改進(jìn)和完善的依據(jù)。
　　 二，新型第二代光纖光柵加速度傳感器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。設(shè)計(jì)了新型第二代光纖光柵加速度傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方案，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度與溫度自補(bǔ)償。優(yōu)化了傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)，說(shuō)明了雙光柵式溫度自補(bǔ)償原理，建立了該傳感器的有限元模型，并模擬了傳感器的幅頻、相頻、靈敏度、線性度等特性。驗(yàn)算了傳感

3、器變形和所受應(yīng)力情況。依據(jù)模型參數(shù)選取了合適的彈簧片厚度。
　　 三，新型傳感器性能實(shí)驗(yàn)。完成了新型光纖光柵加速度傳感器的關(guān)鍵性能測(cè)試。首先進(jìn)行了幅頻特性實(shí)驗(yàn)和靈敏度實(shí)驗(yàn)，根據(jù)二者結(jié)果選定了最優(yōu)阻尼液粘度，并確定了傳感器的工作頻率范圍，得到了靈敏度系數(shù)值。接著，進(jìn)行了傳感器的水平測(cè)振性能實(shí)驗(yàn)和相頻特性實(shí)驗(yàn)。最后，在溫控室內(nèi)進(jìn)行了溫度補(bǔ)償效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。檢驗(yàn)了傳感器的溫度自補(bǔ)償效果，同時(shí)得到了光柵波長(zhǎng)漂移量與室溫變化的關(guān)系，以及雙光柵結(jié)