應(yīng)用于準分布式光纖圍欄系統(tǒng)的振動傳感器的研究.pdf

1、振動是自然界普遍存在的一種現(xiàn)象，在很多重要的領(lǐng)域中，振動信號的測量起著至關(guān)重要的作用，光纖光柵圍欄振動信號的監(jiān)測也就是實際中一個重要的研究問題。目前準分布式光纖圍欄系統(tǒng)中主要應(yīng)用的傳感器多為溫度和應(yīng)變式傳感器，溫度傳感器能感應(yīng)周圍溫度的變化，主要應(yīng)用于火災(zāi)安防圍欄報警系統(tǒng)中。應(yīng)變傳感器對于靜態(tài)形變感應(yīng)靈敏，主要應(yīng)用于周界安防監(jiān)測中。但是由于應(yīng)變傳感器的局限性，采集信息量少，變形恢復慢，易造成傳輸延遲，同時復用距離有限，滿足不了復雜環(huán)境、

2、長距離的監(jiān)測要求。FBG振動傳感器是從應(yīng)變傳感中衍生而來，不但能對外界應(yīng)變量進行監(jiān)測，同時其對于振動信號反映靈敏。實際工程中，振動信號的傳遞比應(yīng)變的傳遞距離要遠的多，圍欄上產(chǎn)生的形變一般都伴隨有振動，小幅振動引起的形變小，應(yīng)變傳感器感應(yīng)不夠靈敏時則監(jiān)測不到，而振動傳感器正好可以彌補FBG應(yīng)變傳感器的這種缺陷。
　　本文在對光纖光柵實現(xiàn)振動測量的原理和技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，針對準分布式光纖圍欄系統(tǒng)的實際需求，設(shè)計了一種新型的橫向芯軸式低

3、頻振動傳感器。論文主要完成內(nèi)容有：
　　1.對現(xiàn)有的振動傳感器及 FBG振動傳感器應(yīng)用進行了大量調(diào)研，總結(jié)出了光纖光柵振動傳感器具有很好的應(yīng)用價值，針對FBG傳感器應(yīng)用于光纖圍欄系統(tǒng)現(xiàn)狀做了研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的圍欄中應(yīng)用的傳感器的不足，需要研制應(yīng)用于光纖圍欄系統(tǒng)的振動傳感器來解決解決實際工程需要。
　　2.根據(jù)光纖光柵應(yīng)用于振動測量的基本原理和幾種典型的 FBG振動傳感器的設(shè)計，對現(xiàn)存在的幾種靈敏度和頻響性能較好的模型進行了改進

4、設(shè)計，對模型進行了理論分析，并通過有限元分析軟件ANSYS進行了仿真，驗證理論分析的結(jié)果。
　　3.設(shè)計了一種適用于光纖圍欄系統(tǒng)的振動傳感器，通過ANSYS分析了其性能，并綜合實際因素，將其與其他幾種模型進行了對比，得出該結(jié)構(gòu)在具備其一定優(yōu)越性同時可以實現(xiàn)工程的批量生產(chǎn)應(yīng)用。
　　4.搭建了實驗測試裝置，將制作封裝好的FBG振動傳感器進行了實驗分析，測試其加速度靈敏度達到127.4pm/g、振幅靈敏度達到0.16nm/mm，

5、具有良好的靈敏線性度，其固有頻率為42Hz，并與軟件分析結(jié)果進行了對比，對比結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)。
　　5.將光纖光柵振動傳感器和應(yīng)變傳感器同時放于準分布式光纖圍欄防入侵系統(tǒng)進行實驗監(jiān)測，對比了在不同情況下，兩種不同的傳感器的測試結(jié)果，并分析了產(chǎn)生該結(jié)果的原因，得出了光纖光柵振動傳感器可以很好的彌補應(yīng)變傳感器在監(jiān)測信號時的不足。
　　6.將光纖光柵振動傳感器應(yīng)用于圍欄系統(tǒng)后，根據(jù)其波形變化特征，研究了模式識別中異常信號的分類