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可调量程拉绳式光纤布拉格光栅位移传感器

发布时间:2018-02-27 01:13

  本文关键词: 光纤布拉格光栅 悬臂梁 位移传感器 可调量程 出处:《光电工程》2017年06期  论文类型:期刊论文


【摘要】:为了解决在复杂电磁环境下大位移量的监测问题,实现对大型机械和工程结构健康安全状况的实时监测,设计了一种基于悬臂梁结构的可调量程拉绳式光纤布拉格光栅位移传感器。悬臂梁两侧对称粘贴了两个不同中心波长的光纤光栅,当悬臂梁自由端的位置发生变化时,两个光纤光栅分别受到拉力和压力,因此光栅的中心波长向相反方向漂移。通过对两个中心波长差值与位移量关系的标定,可以排除温度的影响,实现对位移量的测量。传感器采用了拉绳式的位移传递方式,使得传感器的安装位置及测量方式更加灵活;便于拆装的位移转换装置,可以方便地调整传感器的量程,使其具有更广泛的适用性。位移传感实验结果表明,在传感器量程为60 mm时,位移传感器的平均灵敏度为47.7 pm/mm,相关系数达到0.998,重复性误差为2.83%FS,迟滞误差为1.02%FS。该位移传感器具有结构简单、量程可调的特点,可以满足不同环境下的位移测量需求。
[Abstract]:In order to solve the problem of monitoring large displacement in complex electromagnetic environment and realize the real-time monitoring of the health and safety of large machinery and engineering structures, A kind of fiber Bragg grating displacement sensor with adjustable measuring range based on cantilever beam structure is designed. Two fiber Bragg gratings with different center wavelengths are symmetrically pasted on both sides of the cantilever beam. When the position of the free end of the cantilever beam changes, Two fiber Bragg gratings are subjected to tension and pressure respectively, so the center wavelength of the grating drifts in the opposite direction. By calibrating the relationship between the difference between the two central wavelengths and the displacement, the influence of temperature can be eliminated. The sensor adopts rope type displacement transfer mode, which makes the installation position and measurement method of the sensor more flexible, and the displacement conversion device which is convenient to disassemble and assemble can easily adjust the measuring range of the sensor. The results of displacement sensing experiments show that when the measuring range of the sensor is 60 mm, The average sensitivity of the displacement sensor is 47.7 pm / mm, the correlation coefficient is 0.998, the repeatability error is 2.83 FSs, the hysteresis error is 1.02FS.The displacement sensor has the characteristics of simple structure and adjustable measuring range, which can meet the needs of displacement measurement in different environments.
【作者单位】: 燕山大学信息科学与工程学院;河北省特种光纤与光纤传感重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(11673040,61675176) 河北省自然科学基金(F2014203125) 燕山大学“新锐工程”人才支持计划项目资助
【分类号】:TN253;TP212

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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本文编号:1540477

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