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《武汉理工大学》 2004年
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光纤Bragg光栅加速度传感器动态特性的研究

陈大雄  
【摘要】: 随着航空、航天、海洋工程、石油和土木等大型结构系统技术的发展,其动力学问题日益复杂,必须对其进行高质量的动态测试和分析,以确保工程安全和经济合理。目前广泛使用的电磁类加速度传感器已经远不能满足这些要求。光纤光栅传感技术作为一种全新的传感技术,具有电磁类传感技术所无法企及的诸多优点。研究和开发新型的光纤光栅加速度传感器具有十分重要的意义。 本文系统地研究了光纤光栅传感技术实现加速度测量的基本原理和技术,为光纤光栅传感技术实现动态测试测量奠定了一定的理论基础,对光纤光栅振动传感器设计分析和应用具有指导意义。 1、提出了光纤光栅加速度传感器的设计和优化方法。系统地研究了光纤光栅传感技术实现动态测试的原理,通过建立加速度传感器结构的动力学模型,分析了光纤光栅加速度传感器动态响应特性,提出了光纤光栅传感器结构动力学参数的基本实现技术。 2、提出了光纤光栅加速度传感器的原理性结构,对其进行了解析法和有限元法分析,并对理论分析结果进行了实验验证,证明了有限元法在光纤光栅加速度传感器设计中的有效性。 3、本文以大型桥梁和建筑结构的健康监测为背景,设计了一种新型的低频高灵敏度光纤光栅加速度传感器。使用通用有限元软件ANSYS,建立了静态和动态特性的分析方法,并利用APDL语言编写了分析程序,对这种结构的传感器进行了优化设计和静态、动态特性分析。分析结果表明此种结构的具有:1)横向灵敏度小,X、Z方向的横向灵敏度均不到敏感方向的2%;2)在敏感方向上,一阶模态起主导作用,其它模态的影响较小,有利于减小交叉耦合的影响;3)当阻尼比毛为0.3—0.7时,传感器具有较好的动态特性。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP212

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【引证文献】
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