光纖光柵加速度傳感器的研發(fā)與應用.pdf

1、光纖光柵傳感技術近年來越來越多地被應用于土木工程領域，并逐漸顯現(xiàn)出了其優(yōu)勢，但對結構振動的測試，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構的低頻振動監(jiān)測。該傳感器具有高靈敏度和溫度自補償?shù)奶匦裕軌驖M足結構測試中低頻、微幅振動，并克服了溫度的影響。
　　 結合理論分析和實驗研究，本文主要完成了以下幾方面的研究工作：
　　 一，第一代傳感器實際測試評價。將第一代光

2、纖光柵加速度傳感器應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試當中，得到了有價值的實橋實索振動信號，并作為傳感器進一步改進和完善的依據(jù)。
　　 二，新型第二代光纖光柵加速度傳感器的設計與優(yōu)化。設計了新型第二代光纖光柵加速度傳感器的內部結構方案，該方案能夠實現(xiàn)高靈敏度與溫度自補償。優(yōu)化了傳感器結構參數(shù)，說明了雙光柵式溫度自補償原理，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。驗算了傳感

3、器變形和所受應力情況。依據(jù)模型參數(shù)選取了合適的彈簧片厚度。
　　 三，新型傳感器性能實驗。完成了新型光纖光柵加速度傳感器的關鍵性能測試。首先進行了幅頻特性實驗和靈敏度實驗，根據(jù)二者結果選定了最優(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，進行了傳感器的水平測振性能實驗和相頻特性實驗。最后，在溫控室內進行了溫度補償效應實驗。檢驗了傳感器的溫度自補償效果，同時得到了光柵波長漂移量與室溫變化的關系，以及雙光柵結