| 极大倾角光纤光栅悬臂梁振动传感器性能优化 |
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| 引用本文： | 罗彬彬,谢浪,王亚杰,邹雪,石胜辉,叶露,蒋上海,赵明富,汪治华.极大倾角光纤光栅悬臂梁振动传感器性能优化[J].光学学报,2019,39(8):75-84. |
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| 作者姓名： | 罗彬彬 谢浪 王亚杰 邹雪 石胜辉 叶露 蒋上海 赵明富 汪治华 |
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| 作者单位： | 重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室,重庆,400054;重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室,重庆,400054;重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室,重庆,400054;重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室,重庆,400054;重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室,重庆,400054;重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室,重庆,400054;重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室,重庆,400054;重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室,重庆,400054;重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室,重庆,400054 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金;国家自然科学基金;重庆市科委前沿与基础项目;重庆市科委前沿与基础项目;重庆市科委前沿与基础项目;重庆市教委科学技术研究项目;重庆理工大学创新基金 |
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| 摘 要： | 提出一种利用极大倾角光纤光栅(Ex-TFG)谐振峰的3 dB点进行悬臂梁低频振动检测的优化方法。对Ex-TFG的轴向应变和弯曲应变特性进行理论分析和实验验证;对基于光强调制的Ex-TFG振动传感的光谱响应特性进行理论分析,采用Ex-TFG谐振峰的3 dB点对振动进行实验研究。实验结果表明:1)Ex-TFG在轴向应变和弯曲应变条件下,其谐振波长均发生蓝移,横电(TE)模和横磁(TM)模的轴向应变灵敏度分别为-2.8 pm/με和-1.8 pm/με,透射强度基本不变,在0～0.4 m~(-1)的曲率范围内基于光强变化的弯曲应变灵敏度分别为2.6 dB/m~(-1)和1.2 dB/m~(-1),基于波长漂移的弯曲应变灵敏度分别为-3.34 nm/m~(-1)和-2.53 nm/m~(-1);2)在低频振动的检测中,Ex-TFG的TE模和TM模的谐振峰3 dB点的振动加速度灵敏度分别为113.54 mV/g和100.93 mV/g,比谐振峰的峰值波长点(100%点)的振动加速度灵敏度高2倍多,且信噪比(SNR)高约10 dB。此外,SNR随悬臂梁厚度的增大而增大;3)在相同条件下,TE模具有比TM模更高的振动响应灵敏度,但TM模比TE模具有更好的输出稳定性。
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| 关 键 词： | 光纤光学 光纤光栅 轴向应变 弯曲应变 振动传感 等强度悬臂梁 |
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