低頻探測振動傳感器FBG碩士論文

1、低頻FBG振動傳感系統(tǒng)研究【摘要】 光纖Bragg光柵(FBG)振動傳感器具有高靈敏度、強抗干擾能力、良好的低頻探測性能、易于成陣復用等優(yōu)點,已經(jīng)成為FBG傳感新的應用研究領域。為實現(xiàn)對低頻振動信號的高性能探測,本文對FBG振動傳感器及其解調(diào)系統(tǒng)進行了理論分析仿真和實驗研究,并在此基礎上研制了三種不同結構的低頻FBG振動傳感器。首先通過對FBG傳感技術基礎理論的分析和FBG振動傳感器設計方法的探討,設計了金屬桶封裝單柱體芯軸式、聚氨酯封裝的單柱體芯軸式和雙柱體對稱推挽芯軸式三種傳感器結構,并分別進行了理論分析和仿真計算。為實現(xiàn)振動傳感信號的精確解調(diào),本文設計并構建了一種基于非平衡Michels

2、on干涉儀PGC相位解調(diào)技術的FBG振動傳感解調(diào)系統(tǒng),并對解調(diào)系統(tǒng)性能進行了測試。該解調(diào)系統(tǒng)工作穩(wěn)定,本底噪聲小于-90dB,波長偏移量最小可測3.8×10 ?3pm,動態(tài)應變量的最小可測達到3.2n。為提高解調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定性和低頻解調(diào)能力,實現(xiàn)對雙光柵結構傳感器的解調(diào)功能,本文在干涉法解調(diào)方案基礎上構建了Michelson干涉儀雙FBG解調(diào)系統(tǒng),通過雙路匹配解調(diào)技術可以有效降低系統(tǒng)本底噪聲, 200Hz以下系統(tǒng)本底噪聲降低約10dB. 更多還原【Abstract】 Fiber Bragg grating (FBG) vibration sensor has become a

3、new research field due to its many advantages, including high sensitivity, strong ability of anti-interference, good performance in low-frequency detection, and easy operation in multiplexing. In this dissertation, to realize high performance detection of low frequency vibrating signal, the FBG vibr

4、ation sensor as well as its demodulation system are theoretically analyzed and experimentally studied, and based on which, three different struc. 更多還原 【關鍵詞】 低頻探測； 振動傳感器； FBG； 【Key words】 low-frequency vibration detection； vibration sensor； FBG； 摘要 9-10 ABSTRACT 10 第一章 緒論 11-17 1.1 課題背景及意義 11-12

5、 1.2 FBG 振動傳感技術國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 12-13 1.3 典型FBG 振動傳感器探頭結構設計原理 13-16 1.3.1 嵌入式結構 13 1.3.2 雙撓性梁式結構 13-14 1.3.3 懸（臂）梁式結構 14-15 1.3.4 芯軸式結構 15-16 1.4 課題主要研究內(nèi)容 16-17 第二章 FBG 振動傳感器探頭設計 17-28 2.1 FBG 振動傳感系統(tǒng)基礎理論 17-19 2.1.1 FBG 的基本傳感原理 17-18 2.1.2 FBG 振動傳感器設計方法 18-19 2.2 金屬桶封裝單柱體芯軸式FBG 振動傳感器探頭設計 19-21 2.2.1 傳感器結構設計

6、19-20 2.2.2 傳感特性理論分析 20-21 2.2.3 傳感器結構參數(shù)設定 21 2.3 聚氨酯封裝芯軸式FBG 加速度振動傳感器探頭設計 21-26 2.3.1 傳感器結構設計 22-23 2.3.2 傳感特性理論和仿真分析 23-26 2.4 本章小結 26-28 第三章 FBG 振動傳感解調(diào)系統(tǒng)設計和實驗研究 28-44 3.1 FBG 傳感系統(tǒng)常用的解調(diào)技術概述 28-33 3.1.1 濾波法 28-30 3.1.2 干涉法 30-31 3.1.3 可調(diào)諧光源法 31-32 3.1.4 匹配光柵解調(diào)法 32-33 3.2 FBG 傳感解調(diào)技術比較與解調(diào)方案選擇 33 3.3

7、FBG 低頻振動傳感解調(diào)系統(tǒng)設計與實驗研究 33-41 3.3.1 基于非平衡Michelson 干涉儀PGC 調(diào)制解調(diào)技術解調(diào)系統(tǒng)原理 34 3.3.2 相位產(chǎn)生載波法原理 34-35 3.3.3 干涉儀制作與臂差精確測量研究 35-39 3.3.4 解調(diào)系統(tǒng)搭建及性能測量 39-41 3.4 雙光柵解調(diào)系統(tǒng)設計 41-43 3.5 本章小結 43-44 第四章 FBG 振動傳感器實驗研究 44-57 4.1 金屬桶封裝單柱體芯軸式傳感器制作及性能測試 44-46 4.1.1 傳感器制作及FBG 基本特性測試 44-45 4.1.2 傳感器加速度傳感性能測試 45-46 4.2 聚氨酯封裝單柱體芯軸式傳感器性能測試 46-52 4.2.1 聚氨酯封裝部件溫度特性實驗 47-48 4.2.2 聚氨酯封裝FBG 反射譜特性研究 48-50 4.2.3 傳感器性能測試 50-52 4.3 聚氨酯封裝雙柱體對稱推挽芯軸式傳感器性能測試 52-56 4.3.1 雙光柵解調(diào)系統(tǒng)性能測試 53-55 4.3.2 對稱推挽式傳感器加速度靈敏度頻率響應測試 55-56 4.4 本章小結 56-57 第五章 總結與展望 57-59 5.1 本文的主要結論 57-58 5.2 需進一步解決的問題 58-59 致謝 59-60 參考文獻【索購全文】Q聯(lián)系Q：138113721 Q聯(lián)系Q: