留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

高灵敏抗冲击光纤光栅微振动传感器

张发祥 吕京生 姜邵栋 胡宾鑫 张晓磊 孙志慧 王昌

张发祥, 吕京生, 姜邵栋, 胡宾鑫, 张晓磊, 孙志慧, 王昌. 高灵敏抗冲击光纤光栅微振动传感器[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(8): 822002-0822002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0822002
引用本文: 张发祥, 吕京生, 姜邵栋, 胡宾鑫, 张晓磊, 孙志慧, 王昌. 高灵敏抗冲击光纤光栅微振动传感器[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(8): 822002-0822002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0822002
Zhang Faxiang, Lv Jingsheng, Jiang Shaodong, Hu Binxin, Zhang Xiaolei, Sun Zhihui, Wang Chang. High sensitive fiber Bragg grating micro-vibration sensor with shock resistance[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(8): 822002-0822002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0822002
Citation: Zhang Faxiang, Lv Jingsheng, Jiang Shaodong, Hu Binxin, Zhang Xiaolei, Sun Zhihui, Wang Chang. High sensitive fiber Bragg grating micro-vibration sensor with shock resistance[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(8): 822002-0822002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0822002

高灵敏抗冲击光纤光栅微振动传感器

doi: 10.3788/IRLA201645.0822002
基金项目: 

山东省科技发展计划(2014GGX103005,2014GSF120017,2015GSF115006)

详细信息
    作者简介:

    张发祥(1984-),男,助理研究员,博士,主要从事光纤传感方面的研究。Email:zhangfx@semi.ac.cn

  • 中图分类号: TN253

High sensitive fiber Bragg grating micro-vibration sensor with shock resistance

  • 摘要: 针对高灵敏度的光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器的抗冲击可靠性,设计了一种具有限振结构的双悬臂梁型FBG振动传感器,理论分析了结构参数与灵敏度和振动位移的关系,进行了结构优化,确定了限振幅度。制作了限振幅度约为90m的传感器样品,对传感器的加速度灵敏、频率响应、抗冲击性能进行了测试,结果表明,传感器的加速度灵敏度达到525 pm/g,谐振频率约为66 Hz,传感器经过50 g反复冲击,频响特性具有良好重复性,表明传感器具有较高的可靠性。
  • [1] Zeng Yujie,Wang Jun,Yang Huayong,et al.Fiber Bragg grating accelerometer based on L-shaped rigid beam and elastic diaphragm for low-frequency vibration measurement[J].Acta Optica Sinica,2015,35(12):1206005-1-9.(in Chinese)曾宇杰,王俊,杨华勇,等.基于L形刚性梁与弹性膜片结构的低频光纤光栅加速度传感器[J].光学学报,2015,35(12):1206005-1-9.
    [2] Gagliardi G,Salza M,Ferraro P,et al.Design and test of a laser-based optical-fiber Bragg-grating accelerometer for seismic applications[J].Meas Sci Technol,2008,19:085306-1-8.
    [3] Weng Yinyan,Qiao Xueguang,Tao guo,et al.A robust and compact fiber bragg grating vibration sensor for seismic measurement[J].IEEE Sensors Journal,2011,12(4):800-804.
    [4] Zhang Zhili,Fu Zhulin,Zhao Bing,et al.FBG sensing technology application in detection of bastion safety[J].Infrared and Laser Engineering,2011,40(3):492-496.(in Chinese)张志利,付祝林,赵兵,等.光纤光栅传感技术在阵地安全监测中的应用[J].红外与激光工程,2011,40(3):492-496.
    [5] Wang Hongliang,Zhou Haoqiang,Gao Hong,et al.Fiber grating acceleration vibration sensor with double uniform strength cantilever beams[J].Journal of OptoelectronicsLaser,2013,24(4):635-641.(in Chinese)王宏亮,周浩强,高宏,等.基于双等强度悬臂梁的光纤光栅加速度振动传感器[J].光电子激光,2013,24(4):635-641.
    [6] Zhao Qiancheng,Dai Yutang,Xu Gang,et al.A new type of fiber grating accelerometer with cantilever beam[J].Journal of Wuhan University of Technology,2013,35(1):147-150.(in Chinese)赵前程,戴玉堂,徐刚,等.一种新型悬臂梁式光纤光栅加速度传感器[J].武汉理工大学学报,2013,35(1):147-150.
    [7] Basumallick N,Chatterjee I,Biswas P,et al.Fiber Bragg grating accelerometer with enhanced sensitivity[J].Sensors and Actuators A:Physical,2012,17(3):108-115.
    [8] Zhang Jinghua,Qiao Xueguang,Hu Manli,et al.Flextensional fiber Bragg grating-based accelerometer for low frequency vibration measurement[J].Chinese Optics Letters,2011,9(9):090607-1-4.
    [9] Kuo Li,Tommy H T Chan,Man Hong Yau,et al.Very sensitive fiber Bragg grating accelerometer using transverse forces with an easy over-range protection and low cross axial sensitivity[J].Applied Optics,2013,52(25):6401-6410.
    [10] Morey W W,Meltz G,Glenn W H.Fiber optic Bragg grating sensors[C]//Fiber Optic and Laser Sensors VⅡ,1989:98-107.
    [11] Kersey A D,Berkoff B T A,Morey W W.High-resolution fiber-grating based strain sensor with interferometric wavelength-shift detection[J].Electronics Letters,1992,28(3):236-238.
    [12] Dandridge A,Tveten A B,Giallorenzi T G.Homodyne demodulation scheme for fiber optic sensors using phase generated carrier[J].IEEE Journal Quantum Electronics,1982,QE-18(10):1647-1656.
    [13] Liu Qinpeng,Qiao Xueguang,Fu Haiwei,et al.Design of FBG acceleration sensor based on two-dot coating[J].Optics and Precision Engineering,2012,20(9):2110-2115.(in Chinese)刘钦朋,乔学光,傅海威,等.两点封装的光纤布拉格加速度传感器设计[J].光学精密工程,2012,20(9):2110-2115.
    [14] Li Lan,Dong Xinyong,Zhao Chunliu,et al.Simply-supported beam-based fiber Bragg grating vibration sensor[J].Infrared and Laser Engineering,2011,40(12):2497-2500.(in Chinese)李岚,董新永,赵春柳,等.简支梁结构的光纤光栅振动传感器[J].红外与激光工程,2011,40(12):2497-2500.
    [15] Environmental tests and reliability for petroleum geophysical exploration instrument GB/T 24262-2009[S].Beijing:Fenghuang Press,2009.
  • [1] 吕佳豪, 董明利, 何彦霖, 孙广开, 周康鹏.  引入曲率与角度校正的柔性机构三维形状多芯光纤重构方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20200453-1-20200453-7. doi: 10.3788/IRLA20200453
    [2] 何超江, 何彦霖, 骆飞, 祝连庆.  引入应变灵敏度矩阵的探针形状光纤测量方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210623-1-20210623-9. doi: 10.3788/IRLA20210623
    [3] 丁磊, 余烈, 谢勤岚, 朱兰艳.  光纤马赫曾德尔干涉曲率传感器的膝关节曲率检测系统研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210195-1-20210195-9. doi: 10.3788/IRLA20210195
    [4] 苏李, 张晓彤, 吕沛桐, 孙铭阳, 王成虎, 陈晨, 张天瑜.  大量程高灵敏度的光纤光栅低频振动传感器研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(S2): 20200340-20200340. doi: 10.3788/IRLA20200340
    [5] 张雄雄, 宋言明, 孙广开, 孟凡勇, 董明利.  柔性复合基体光纤布拉格光栅曲率传感器 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 222001-0222001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0222001
    [6] 张学强, 孙博, 贾静.  光纤布拉格光栅温度传感增敏特性的实验研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1118003-1118003(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1118003
    [7] 何巍, 袁宏伟, 孟凡勇, 宋言明, 祝连庆.  基于飞秒激光直写FBG的C+L波段掺铒光纤激光器 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 734001-0734001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0734001
    [8] 秦逸轩, 倪屹, 姚辉轩.  基于REC技术的激光器阵列传感系统设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1005002-1005002(6). doi: 10.3788/IRLA201753.1005002
    [9] 李文超, 何家欢, 李志全, 王亚娟, 冯丹丹, 顾而丹.  新型双通道可选择性SPR光纤传感器的研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 322002-0322002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0322002
    [10] 吕珊珊, 耿湘宜, 张法业, 肖航, 姜明顺, 曹玉强, 隋青美.  基于菱形光纤布拉格光栅传感阵列的声发射定位技术 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1222005-1222005(5). doi: 10.3788/IRLA201746.1222005
    [11] 张威, 梁勖, 陶汝华, 方晓东.  用于制作FBG的紧凑型准分子激光器的研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 105001-0105001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0105001
    [12] 周倩, 宁提纲, 温晓东, 李超.  一种双包层半径光纤布拉格光栅传感器 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 1024-1027.
    [13] 江小峰, 林春, 谢海鹤, 黄元庆, 颜黄苹.  MEMS F-P 干涉型压力传感器 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2257-2262.
    [14] 王巍, 杨铿, 安友伟, 张爱华, 杨丽君, 黄展, 冯世娟.  光纤光栅Sagnac环级联特性 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 465-469.
    [15] 陶蒙蒙, 黄启杰, 余婷, 杨鹏翎, 陈卫标, 叶锡生.  LD泵浦不同腔结构高效运转掺铥光纤激光器 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2008-2011.
    [16] 彭欢, 郑永超, 钟志, 单明广, 武学英.  单模光纤照射反射式光纤位移传感实验系统 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1607-1610.
    [17] 彭欢, 郑永超, 钟志, 单明广, 武学英.  单模光纤照射反射式光纤位移传感实验系统 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 1074-1078.
    [18] 关祥毅, 赵丽丽, 朱琳, 郑大宇, 孙剑明.  光纤传感器在带传动参数测量中的应用 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 3127-3131.
    [19] 龚华平, 杨效, 屠于梦, 宋海峰, 董新永.  FBG传感器和电阻应变仪的振动监测特性 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 810-813.
    [20] 周亚训, 徐星辰.  C+L 波段宽带增益平坦铋基掺铒光纤放大器的设计 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2119-2124.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  304
  • HTML全文浏览量:  38
  • PDF下载量:  200
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-13
  • 修回日期:  2016-01-15
  • 刊出日期:  2016-08-25

高灵敏抗冲击光纤光栅微振动传感器

doi: 10.3788/IRLA201645.0822002
    作者简介:

    张发祥(1984-),男,助理研究员,博士,主要从事光纤传感方面的研究。Email:zhangfx@semi.ac.cn

基金项目:

山东省科技发展计划(2014GGX103005,2014GSF120017,2015GSF115006)

  • 中图分类号: TN253

摘要: 针对高灵敏度的光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器的抗冲击可靠性,设计了一种具有限振结构的双悬臂梁型FBG振动传感器,理论分析了结构参数与灵敏度和振动位移的关系,进行了结构优化,确定了限振幅度。制作了限振幅度约为90m的传感器样品,对传感器的加速度灵敏、频率响应、抗冲击性能进行了测试,结果表明,传感器的加速度灵敏度达到525 pm/g,谐振频率约为66 Hz,传感器经过50 g反复冲击,频响特性具有良好重复性,表明传感器具有较高的可靠性。

English Abstract

参考文献 (15)

目录

    /

    返回文章
    返回