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基于细直径极大倾角光纤光栅的悬臂梁低频振动传感器性能研究
基于细直径极大倾角光纤光栅的悬臂梁低频振动传感器性能研究
摘要：
本论文研究了基于细直径极大倾角光纤光栅的悬臂梁低频振动传感器性能。首先介绍了光纤光栅的工作原理和相关技术原理，然后详细描述了该传感器的结构和工作方式。接着，进行了实验研究，分析了传感器在不同频率和振幅下的响应特性，以及其灵敏度和准确度。最后，形成了结论并提出了进一步研究的方向。
1.引言
悬臂梁低频振动传感器在工程领域有着广泛的应用，如结构健康监测、地震预警等。传统的传感器常常存在频率响应范围较窄和低频段信号难以测量等问题，因此需要一种新的传感器结构来解决这些问题。
2.光纤光栅技术原理
光纤光栅是一种能够将光信号转换成机械位移或振动信号的光学传感器。其基本原理是利用光纤中的光栅结构，在其中引入周期性的折射率变化，在外加扭曲或拉伸力下，光纤中的光会发生不同的折射，从而实现对机械量的测量。
3.传感器结构与工作方式
本文中设计的传感器采用了细直径极大倾角光纤光栅，可以在低频段测量振动信号。传感器结构主要由悬臂梁和光纤光栅组成，通过悬臂梁与被测物体的振动传递，使光纤光栅产生相应的光学信号变化。
4.实验研究
本实验采用了恒频率扫描法和恒幅度法来测试传感器的性能。实验结果显示，传感器在不同频率和振幅下都表现出良好的线性响应特性，并且具有较高的灵敏度和准确度。
5.结论和展望
基于细直径极大倾角光纤光栅的悬臂梁低频振动传感器的设计和实验研究表明，该传感器具有较好的性能，并且在低频段具有较宽的频率响应范围。然而，还需要进一步研究来优化传感器的设计和性能，提高其灵敏度和准确度。
关键词：细直径极大倾角光纤光栅、悬臂梁、低频振动传感器、性能研究
Abstract:
Thispaperstudiestheperformanceofacantileverbeamlow-frequencyvibrationsensorbasedonfine-diameterhighlytiltedfibergrating.Firstlyintroducetheworkingprincipleoffibergratingandtherelatedtechnicalprinciples,thendescribethestructureandworkingmodeofthesensorindetail.Then,experimentalresearchiscarriedouttoanalyzetheresponsecharacteristicsofthesensoratdifferentfrequenciesandamplitudes,aswellasitssensitivityandaccuracy.Finally,aconclusionisdrawnandfurtherresearchdirectionsareproposed.
1.Introduction
Cantileverbeamlow-frequencyvibrationsensorshavewideapplicationsinvariousfields,suchasstructurehealthmonitoringandearthquakeearlywarning.Traditionalsensorsoftenhavenarrowfrequencyresponserangeanddifficultiesinmeasuringlow-frequencysignals,requiringanewsensorstructuretosolvetheseproblems.
2.PrincipleofFiberGratingTechnology
Fibergratingisanopticalsensorthatcanconvertopticalsignalsintomechanicaldisplacementorvibrationsignals.Thebasicprincipleistointroduceperiodicrefractiveindexchangesinthefibergratingstructure,underexternaltorsionorstretchingforce,thelightinthefiberwillundergodifferentrefractions,thusrealizingthemeasurementofmechanicalquantities.
3.SensorStructureandWorkingMode
Thesensordesignedinthispaperusesafine-diameterhighlytiltedfibergratingto