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。     

传递矩阵法分析FBG加速度计的动态性能

为了分析基于柔性铰链的FBG(fiber Bragg grating)加速度计的力学传递关系和动态性能,建立了加速度计的传递矩阵法力学模型。柔性铰链主要考虑其变形而忽略质量影响,应用材料力学相关理论建立其传递矩阵。质量块主要考虑其刚体运动而忽略变形,应用理论力学相关理论建立其传递矩阵。通过分析计算,设计了一种灵敏度高于29pm/g,固有频率约为1950Hz的加速度计。测试结果表明该加速度计的灵敏度高于26pm/g,固有频率约为1850Hz。实验结果表明了所建模型的正确性。