基于圆弧柔性铰链的链式FBG加速度计振动特性研究

发布时间：2022-02-17 07:16

　　振动普遍存在于机械设备、建筑结构中,异常的振动往往容易造成设备故障或者结构失效,因此建立设备及结构的在线监测系统,对设备及结构的振动监测具有重大意义。相比于传统的电类传感器,光纤Bragg光栅（FBG）传感器具有远传远输、在线监测、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点,为实现振动的在线监测提供有利条件。本文以一种基于圆弧柔性铰链的链式FBG加速度计为研究对象,对其工作原理以及理论分析进行了详细的研究,并在此基础上研制了一款中频加速度计。本文的主要工作内容与结果如下:（1）设计了一种基于圆弧柔性铰链的链式FBG加速度计,对加速度计的工作原理进行了介绍,并通过一定的简化处理,使用动力学普遍方程和传递矩阵法分别对该加速度计的固有频率和加速度灵敏度进行了分析,得到了两种不同理论模型下的固有频率和加速度灵敏度参数的计算方法,为加速度计的理论分析与设计提供了理论依据。（2）根据传递矩阵法得到的理论模型,分析了不同结构参数对加速度计的固有频率和灵敏度的影响,设计了一款中频加速度计,通过有限元分析软件ANSYS对固有频率、灵敏度和等效应力进行了分析,以判断两种加速度计理论模型的优劣。有限元分析结果表明加速度计的固... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光纤结构示意图

得满足数值孔径要求的光波能发生全发射，光纤包层折射率 纤芯折射率 n1，此时，满足数值孔径要求的光波在光纤纤芯全数发生全反射，光波在光纤纤芯中的传输效率高达 99.99%G 传感原理光栅是在光纤中引入一段折射率周期性变化的光栅区而形成最早由 Hill 等人[7],2利用驻波写入法获得，目前使用的比较多法制备光纤光栅。当光栅区段周期和有效折射率（或称折射常数时，就是通常所说的光纤 Bragg 光栅（FBG）。

图 4-3 加速度计有限元模型加速度计各处厚度均一样，因此可以简化为平面应力问题，采，加速度计的有限元网格模型如图 4-3 所示。柔性铰链处体积性铰链最薄处划分为 6 层网格，以保证计算的精度。生成的7529 个节点，16787 个单元。速度计静力分析限元模型中给定加速度计的基座位移为零，即位于加速度计为零，施加沿 y 方向的大小为-9.8 m/s2的加速度，计算结果如

【参考文献】：
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本文编号：3629028