基于双光纤光栅的高灵敏度低频加速度传感器

针对低频振动信号的高精度测量需求,设计了一种基于双光纤光栅的变宽度椭圆铰链式低频加速度传感器.首先建立传感器的结构模型,理论分析了传感器的振动响应特性,给出该传感器的谐振频率及灵敏度的公式.随后搭建了传感单元的数学模型,对传感单元结构的关键尺寸参数进行了优化.另外,利用有限元仿真验证了理论分析结果,最后加工制作了传感器样件,对其进行加速度性能测试.实验结果表明:传感器的谐振频率约为36 Hz,工作频带为0-10 Hz,灵敏度为1496 pm/g.所设计的传感器具有较高的灵敏度、良好的温度补偿能力,能够满足工程中低频振动检测的要求.     

基于柔性铰链的FBG三维加速度传感器

针对振动测量中三维振动信号测量需要,基于柔性铰链设计了一种光纤光栅(FBG)三维加速度传感器。构建了传感器拾振机构的振动模型,介绍了传感器的结构模型和测量原理,推导了传感器谐振频率和灵敏度理论公式,建立了拾振机构的数学模型,并用MATLAB对传感器拾振机构关键尺寸参数进行优化设计。根据优化后尺寸制作了传感器,通过振动实验对其进行性能测试。实验结果表明：该传感器在X轴、Y轴和Z轴方向的谐振频率分别为673,667和1 376 Hz,工作频率区间分别为0～220 Hz, 0～220 Hz和0～450 Hz,灵敏度分别为72.3,70.2和83.1 pm/g。所设计的传感器具有较好的横向抗干扰能力,能够满足三维振动信号测量的要求。     

金属环封装低频光纤布拉格光栅振动传感系统研制

研制了一种金属环封装的单柱体芯轴式光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器,搭建了基于非平衡迈克耳逊干涉仪相位载波调制(PGC)解调技术的FBG振动传感器解调系统,实现了低频振动信号的高精度实时解调,并分析了各参数对传感器谐振频率和灵敏度等特性的影响。实验结果表明,研制的FBG振动传感器谐振频率为388Hz,在10～200Hz频率范围内,传感器的加速度灵敏度约为81pm/g,且加速度响应平坦,起伏小于1dB,与理论分析结果基本一致。研制的振动传感器可实现200Hz以下低频振动信号的实时检测,解调系统的波长检测精度为1.07×10-3 pm,最小可检测加速度为1.3×10-5 g。     

一种基于单一椭圆铰链的光纤光栅加速度传感器

针对加速度传感器在振动分析与故障诊断中的需 求,提出了一种基于椭圆铰链的光纤布拉格光栅加速度传感器,椭 圆铰链和质量块组成加速度传感器理论模型的弹簧质量系统。首先,根据传感器结构的力学 模型,推导出了传感器的灵 敏度和谐振频率的计算公式,进而分析了传感器的结构参数对灵敏度和谐振频率的影响;随 后,采用Lingo软件对传感 器参数进行了最优化分析;最后,基于优化结果设计制作了光纤布拉格光栅加速度传感器, 测试了该传感器的灵敏度、 幅频响应和横向抗干扰等性能。结果表明,传感器的谐振频率约为750 Hz,灵敏度约为128 pm/g,横向抗干扰度小于5%,可用于350 Hz以下的低频微弱振动信号的实时监测。     

基于对称悬臂梁的小型化低频FBG加速度传感器研究

提出了一种基于对称悬臂梁的小型化低频光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器。首先根据传感器结构的力学模型,推导出传感器的灵敏度和固有频率表达式;然后对传感器进行结构参数优化,采用ANSYS Workbench对传感器进行静应力与模态分析;最后根据分析结果制作传感器,并实验研究了传感器的幅频响应、灵敏度特性、横向抗干扰能力和冲击响应。结果表明,该传感器固有频率为72 Hz,灵敏度为681.7 pm/g,抗横向干扰度小于4.9%,且体积仅为6.48 cm^(3),可用于50 Hz以下的低频微弱振动信号的实时监测。     

基于对称铰链的中低频光纤加速度传感器及其优化设计

考虑到光纤布拉格光栅(FBG)在振动监测中的 优势,设计了一种基于对称铰链的中低 频布拉格光栅加速度传感器。阐述了传感器的结构和工作原理,并提出了一种拟合的方法计 算铰 链刚度,同时推导出了传感器固有频率和灵敏度的理论公式。采用SQP优化方法以两种不同 的思 路对传感器的结构参数进行优化,得到了两种满足不同需求的传感器尺寸。最后通过在振动 台上 的标定实验,测试了传感器的灵敏度、幅频响应特性和抗横向干扰能力等性能。实验结果表 明, 传感器的谐振频率约为400Hz,灵敏度约为230pm/g,横向干扰小于8%,具备较好的抗横向干扰能力。     

对称推挽式光纤光栅振动传感器设计研究

为实现对低频振动信号高品质探测,设计了一种新型光纤光栅振动传感器,采用双光栅对称推挽式探头结构,可以有效抑制温度和应力交叉灵敏特性。通过理论仿真分析,表明传感器具有高灵敏度和良好的低频探测性能,经优化设计,灵敏度可达546 pm/g,在0~100 Hz之间,灵敏度动态响应特性良好。     

一种新型滑动杆式光纤光栅振动传感器研究

为了提高振动传感器对加速度信号测量的灵敏度 ,本文提出了一种新型的基于悬臂梁和滑动杆结 合的光纤光栅振动加速度传感器。详细阐述了传感器的结构和工作原理,并推导了传感器固 有频率和灵敏 度的理论公式。最后通过振动台测试了传感器的固有频率和灵敏度,并和光纤光栅仅沿光纤 轴向上受力的 实验数据进行了比较。实验结果表明,传感器频率响应曲线的平坦区域在10～38Hz之间,传感器的固有频 率为62Hz,灵敏度为52.8pm/g。与光纤光栅 仅沿光纤轴向受力的实验相比较,加速度灵敏度提高了70.8%。     

一种基于柔性铰链的FBG加速度传感器

为了适应光纤传感器在采煤机中的应用,提出了一种基于柔性铰链的光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器,其质量块通过柔性铰链和基座连接。基于传感器的结构模型,从理论给出了传感器的灵敏度和谐振频率公式,并讨论了结构参数对传感器灵敏度和谐振频率的影响,还利用有限元法分析了传感器的静态和动态特性。实验表明,本文传感器的谐振频率为2kHz,峰-峰值灵敏度为22pm/g,横向抗干扰度小于10%,适用于1kHz以下加速度的测量。     

不锈钢毛细管和聚合物联合增敏的高频FBG加速度传感器

为了适应于变压器的内部振动监测的需要,提出 了一种不锈钢毛细管和聚合物(Polymer)相结合的高 频光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器。利用有限元分析了 不同毛细管厚度 和多种聚合物填充下传感器的静态与动态特性,根据仿真参数研制了振动传感器,并通过 振动台实验对 其灵敏度以及幅频特性作了实验测试。实验结果表明:选择有机玻璃(PMMA)为聚合物填充 材料时,毛细管厚分别为0.1、0.2和0.3mm时,传感器谐振频率分别为1000050和 1100 Hz,灵敏度分别为32和18pm/g;选择环氧树脂为聚合物填充材料时,毛细管厚分别为0.1和0.3mm时,传感器谐振频率分别 为900000和 1050Hz,灵敏度分别为35、29和20pm/g。     

传感器管理述评

 阐述了传感器管理的研究框架;综述了传感器级、平台级、网络级的传感器管理方法;回顾了传感器管理系统开发现状;分析了传感器管理的研究现状并展望了其未来研究的发展趋势.     

红外探测器振动试验中的传感器安装研究

介绍了振动试验的概念、目的以及各个组成部分,并对各种试验作了简单说明。通过振动试验可以检验红外探测器各部分的薄弱环节。为保证试验数据的准确性,其传感器起决定性作用。主要从传感器安装方法、安装角度、控制点选择等方面进行了分析。结果表明,正确的传感器固定方式可将系统静态噪声从0.105 mV下降到0.019mV。试验中传感器单点控制会造成探测器在一些频率点的数据放大22.9倍,而通过多点控制研究应用,可将振动量级控制在1.007倍,有效保证了振动试验的准确性。     

光子晶体光纤及其在传感器中的应用

光子晶体光纤(PCF)是一种新型光纤,其结构和导光机理都与普通光纤不同,呈现出许多在传统光纤中难以实现的特性,并因此受到广泛关注.PCF具有的特殊的性质扩大了光纤的应用领域.利用PCF的某些特性,可以制作性能优良的传感器.文章首先介绍了PCF的基本概念和主要特性,然后介绍了PCF在传感方面的几种应用.     

单个长周期光纤光栅实现横向负载和温度的同时测量

发现高频CO2 激光脉冲写入的长周期光纤光栅 (LPFG)的谐振波长的横向负载灵敏度具有很强的方向相关性 ,且在两个特定的负载方向上谐振波长对横向负载不敏感 ,而谐振峰幅值与不同方向的横向负载都有很好的线性关系。这种LPFG的谐振波长随温度变化而线性漂移 ,使谐振峰幅值对温度变化不敏感 ,由此提出了用单个LPFG的谐振波长和谐振峰幅值两个参量分别实现对温度和横向负载进行同时独立绝对测量的传感器设计方案 ,可望从根本上解决LPFG在测量中存在的温度和横向负载之间的交叉敏感问题     

全集成式流量传感器

本文介绍了利用恒定芯片温度原理工作的全集成式流量传感器,它由三部分组成.CMOS温度敏感级、CMOS运放和加热部分,这三部分由CMOS工艺集成在同一芯片上,不需附加工艺.本文在给出温度敏感级的理论分析和流量传感器工作原理的介绍后,报道了传感器用于气体流速(氮气)和液体(水)流速的测量结果,结果表明,该传感器具有如下特点:输出电平和灵敏度高(在传感器芯片温度T_c与流体温度了T_f之差为15℃、流速V_f为50cm/s的氮气条件下,传感器的输出可达500毫伏);响应时间快(在T_c-T_f=5℃、V_f=50cm/s时,响应时间为7秒);芯片尺寸小(2.02×1.62mm~2);成本低(因用普通工艺);用单5伏电源工作与微处理机自然接口等.对水流流速的试验还表明,该传感器特别适合于低流速水的测量.     

传感器的智能化及应用研究

介绍了智能传感器的构成，传感器智能化的原理，并以压阻式压力传感器为例研究了传感器智能化的硬件结构、软件设计及非线性与温度误差的修正，实验结果表明，温度变化和非线性引起的误差的95％得到修正，在10～60℃范围内，智能式压阻压力传感器的准确度几乎保持不变。最后，介绍了智能传感器的发展前景。     

传感器技术的新发展——传感器万维网

无人值守地面传感器(UGS)技术与无线网络技术相结合,大大提高了战场事态感知能力。它不仅使UGS的应用系统技术发生了革命性的变化,也为未来以网络为中心的全新作战方式提供了强有力的事态感知解决方案。随着微电子技术的不断进步,传感器技术的内容由原位传感器(或遥感器)扩展,增加了无线网络传输技术,把数据或信息直接传送到需要它的用户手中。传感器技术增加了新的技术内涵,在此基础上传感器万维网(sensors web)应运而生。本文还专门论述传感器万维网的全新的技术能力。     

无线传感器网络研究概述

集中传感器、计算机以及通信技术的无线传感器网络技术由于其良好的性能以及广阔的运用空间,得到了广大学者的关注和研究。基于此介绍了无线传感器网络的基本概念、属性,讨论了无线传感器网络的关键技术,并就使用领域进行了阐述。     

新颖补偿型光纤接近觉传感器结构参数优化的研究

简要介绍了一种新颖的具有对强度干扰进杆补偿的光纤接近觉传感器，重点研究基于传感器受结构参数变化影响最小的多目标优化模型，并得到传感器的最优结构参数，它对传感器的设计具有重要指导意义。     

基于无线SAW压力传感器的FADS研究

嵌入式大气数据系统（FADS）是先进的大气数据系统。由于SAW压力传感器能进行无线测量，将无线SAW压力传感器应用于FADS，与MIMU相结合使之成为廉价的微型组合导航系统。研究了FADS的基本原理、无线双单端SAW谐振器压力传感器的基本原理以及相关应用电路模块，并利用HP Esoft软件和SAW谐振器等效电路对无线SAW压力传感器进行了仿真。研究表明，无线SAW传感器能应用到先进的大气数据系统，具有重要的应用价值。