低频光纤光栅加速度传感器

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2006.01.018 第28卷第1期 北京科技大学学报 Vol.28 No.1 2006年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.2006 低频光纤光栅加速度传感器 巩宪锋衣红钢周晓敏王长松岳士丰 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要为了摆脱电磁干扰对磁电式传感器的影响，通过对光纤光橱加速度传感器力学模型分 析，建立了加速度与波长变化间的数学模型，设计了低频光纤光栅加速度传感器，实验结果表明， 光纤光栅加速度传感器幅频带宽为45z,横向抗干扰能力为40B,能够满足工业测量需要， 关键词光纤光栅：加速度传感器；低频振动；加速度；波长 分类号TN253 低频振动广泛存在于生产实际中，其振动频 即可实现加速度的测量 率一般在100Hz以下.如大型水轮发电机组的振 动频率都在15Hz以下]；一般公路和铁路桥梁 2光纤光栅加速度传感器数学模型 振动的固有频率在2~10Hz左右2]；工程地震脉 图1是光纤光橱加速度传感器机械结构简 动频率一般在2~50Hz之间，对这些低频振动的 图，图中悬臂梁一端固定在机座上，另一端放有质 监测常采用磁电式速度传感器来拾取信号[3)，但 量块m,把光纤光橱两端点粘贴在悬臂梁的固定 在强电磁场环境中，磁电式振动传感器难以克服 端附近，有利于光栅在受力时应变均匀.在测量 电磁场的干扰影响，因而其应用也受到了限制. 物体振动时，把机座固定在振动源上，振动源与机 光纤光栅加速度传感器是利用光纤光栅的应变传 座同时振动，从而引起质量块m的振动，在惯性 感机理45]来实现加速度的测量，并用光的波长 力的作用下悬臂梁产生收缩和伸长，带动光纤光 变化测量加速度值，用光纤来传输传感信号，集测 橱产生应变从而引起布拉格波长的变化，通过探 量、传输于一体，因而具有强抗电磁干扰能力 测布拉格波长的变化来实现振动的测量. 1光纤光栅的应变传感机理 阻尼 根据光纤光栅的弹光效应和弹性效应，当光 一布拉格光 纤光栅在纵向受到应变时会引起布拉格波长的变 “悬臂粱 化，其满足以下关系6] △AB=(1-P)E λB (1) 式中，P。为光纤光栅的有效弹光系数，ε为光栅 图1光纤光栅加速度传感器结构图 Fig.I Structure drawing of an FBG acceleratlon sensor 在轴向的应变，入B为光纤光栅的布拉格波长，△入B 为布拉格波长变化量 以上光纤光栅传感器的结构可以简化为由集 公式(1)为光纤光栅传感器的应变传感机理. 中质量m、集中刚度k和集中阻尼c组成的二阶 光纤光栅加速度传感器的设计是利用此机理来间 单自由度受迫振动系统，其振动力学模型如图2 接测量加速度物理量.在传感器的结构设计上利 所示.其中机座振动的位移是x,质量块m振动 用悬臂梁的受力把加速度量转换为应变量，从而 的绝对位移是xm,弹簧力为k(x一xm),阻尼力 转化为布拉格波长的变化，通过检测波长的变化 为c(文-云m).设在外力F的作用下机座作简谐 振动的位移是： 收精日期：2005-06-20修回日期：200509-06 基金项目：国家“863"计划项目(No.2003AA312100) x=dcos(wt) (2) 作者简介：巩宪锋(1971一)，男，博士 式中，ω为振动的角频率，d为振动的幅值，由牛 顿定律，该振动系统的微分方程可写为：

1 2 第 卷 第 期 8 2 年 月 i 0 0 6 北 京 科 技 大 学 学 报 J o n u a r l O f n i U v s r e i y c O t S f n i e n c e a T e d c n 哪梦 幼 h o l B e n i g V 卜 o 2 o 8 N 。 1 n J a . 2 0 0 6 低频光纤光栅加速度传感 器 巩宪锋 衣红 钢 周晓敏 王 长松 岳 士 丰 北京科技大学机械工程学院 , 北京 10 0 0 83 摘 要 为了摆 脱电磁 干扰对磁 电式传 感器 的影响 , 通过对 光纤光栅 加速 度传感器 力学 模型 分 析 , 建立 了加速度 与波 长变化 间的数学模型 , 设计了低频光纤光 栅加速度传感器 . 实验结 果表 明 , 光纤光栅加速度传感器幅频带宽 为 45 ZH , 横 向抗干扰能力为 40 dB , 能够满足工业测量需要 . 关健词 光纤光栅 ; 加速度传感器 ; 低频振动 ; 加速度 ; 波长 分类号 T N 2 5 3 低频振动 广 泛存 在 于 生产 实际 中 , 其 振 动 频 率一 般在 10 0 H : 以下 . 如 大型水 轮发 电机组 的振 动频 率都在 15 H : 以下〔` ;] 一般公路 和铁 路桥梁 振 动的 固有频 率在 2 一 10 H z 左右 2[] ; 工 程地震 脉 动频率 一般在 2 一 50 H z 之 间 . 对这些 低频振 动的 监测常采 用磁 电式速度传感器来拾取信号〔” 〕 . 但 在强 电磁场 环境 中 , 磁 电式振 动 传感 器 难以 克服 电磁 场的干 扰 影 响 , 因 而 其 应 用也 受到 了限 制 . 光纤光栅加速度传感器是利用光纤光 栅的应变传 感机理 仁4一 来实 现 加速 度 的测 量 , 并用 光 的波 长 变化测量加速度值 , 用 光纤 来传输传感信号 , 集测 量 、 传输于一体 , 因而 具有强 抗电磁 干扰能力 . 即可 实现加速度 的测量 . 2 光纤光栅加速度传感器数学模型 图 1 是 光 纤 光 栅 加速 度传感 器 机 械结构 简 图 , 图 中悬 臂梁 一端固定在机 座上 , 另一端放有质 量块 m , 把光纤 光栅两端点粘贴 在悬 臂梁的固定 端 附近 , 有利 于 光栅在 受 力 时应 变均 匀 . 在 测量 物体 振 动时 , 把机座 固定在 振动源 上 , 振 动源与机 座 同时 振 动 , 从 而 引起 质量块 m 的 振 动 , 在 惯性 力的作用 下悬 臂梁产 生 收缩和 伸长 , 带动 光 纤光 栅产生应 变从而 引起布拉格波长 的变化 , 通 过探 测布拉 格波长 的变化来实现振动的测量 . 1 光纤光栅的应变传感机理 根据光纤 光 栅的弹 光效应 和 弹性效 应 , 当 光 纤光 栅在纵 向受到 应变时会 引起 布拉格 波长 的变 化 , 其满足以 下关系〔6〕 : △又。 二= = ( 1 一 P 。 ) ￡ 人 B ( 1 ) ’L \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ ’\ \ 叭 \ ,\ ,\ ’\ 、 嘴 式中 , 尸 。 为 光 纤 光栅 的有 效弹光 系数 , 。 为光 栅 在轴向的应变 , 几B 为光 纤光栅的布拉格波 长 , △又B 为布拉 格波 长变化 量 . 公 式 ( 1) 为光纤 光栅传感器 的应变传感机理 . 光纤 光栅加速 度传感器 的设计是 利用此 机理来间 接测 量加速 度物理 量 . 在 传感 器的结构 设 计上 利 用悬臂 梁的 受力 把 加速 度量转换为应 变量 , 从而 转化 为布拉 格波 长 的变化 , 通 过检测 波 长 的变化 收稿 B 期 : 2 0 0 5一 6 一 2 0 修回 B 期 : 2 0 0 5习9一 6 签金项 目: 国家 “ 8 6 3 ” 计划项 目 (No . 2 0 03 A A3 1 2 10 0) 作者简介: 巩宪锋 ( 1 9 71 一 ) . 男 , 博士 图 1 光纤光栅加速度传感器结构图 F ig . 1 S t r u c t uer d , 戒叱 o f an F E G . e c e】e , 月on s e . 因 o r 以上光纤 光栅传感器 的结构可以简化为由集 中质量 m 、 集 中刚度 k 和集中阻尼 。 组 成的二 阶 单 自由度受迫 振动系统 , 其振 动力学模型 如 图 2 所示 . 其 中机座 振动 的位 移是 x , 质量 块 m 振 动 的绝对 位 移是 x 。 , 弹簧力 为 k ( x 一 x m ) , 阻 尼 力 为 。 ( 主一 士二 ) . 设 在外力 F 的作用下机 座作简谐 振动的位移是 : x = d e o s ( 。 t ) ( 2 ) 式 中 , 。 为振动的角频率 , d 为振动 的幅值 . 由牛 顿 定律 , 该振动系统 的微分方程 可写 为 : DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2006. 01. 018

·76 北京科技大学学报 2006年第1期 移x,之间成线性关系.另外，根据式(1)，光纤光 栅的布拉格波长变化与位移x,间的关系为： 0=1-P2, (11) 入B 把式(11)代入(9)，得： -1-P2a (12) 入B 可见光纤光栅的布拉格波长变化与激振源的 振动加速度x成线性关系，通过测量布拉格波长 田2光纤光栅加速度传感器力学模型 的变化就可实现振动加速度的测量 Fig.2 Mechanical model of an FBG acceleration sensor 对于图1中的悬臂梁其弹簧刚度表示为： mim+c(im-i)+k(xm-x+xo)-mg=0 (3) 绕e (13) 其中kxo=mg,如果用x,代表质量m相对于机 式中，E为弹性模量.则二阶系统的固有振动频 座的运动，则x,=xm-x,代入上式得： 率为： mx:+cx,+kI,=-mx (4) n=k/m=Jbh3E/(4L3m)(14) 将式(2)代入(4)得： 将上式代入式(12)，布拉格波长的变化表示为： i:+2fwni:+wixr=dw2cos(wt) (5) A=-(1-P.)6Lmi bh2E (15) AB c。2mc为临界阻尼，固 其中，阻尼比=￡=，S 此式即光纤光栅加速度传感器数学模型，它体现 有频率为wn=√/m.上式的稳态解为： 了传感器的加速度和光纤光栅反射的波长间的关 x,=Acos(wt-) (6) 系，在悬臂梁尺寸确定的情况下，通过测量布拉 格波长的变化即可实现加速度的测量， 其中， do2 A=Ja-2y+(26@ (7) 3光纤光栅加速度传感器特性研究 tang=260 1-02 (8) 根据式(15)的光纤光栅加速度传感器的数学 其中，w=w/wn 模型，设计了固定频率f。=67Hz的低频光纤光 当m<1,<1时，1-P+(20 1 栅加速度传感器.弹性梁尺寸为L=80mm,h= 1mm,b=5mm,材料选用碳纤维，弹性模量E= 1,则式(6)可简化为： 128GPa,质量块m=8.8g,布拉格光纤光栅在静 x,≈du2cos(wt-p)= 止状态下的波长λB=1551.75nm,波长变化灵敏 [do2cos(ot-)]=- 度80pm'g1,经过光电探测器转化为电信号后 (9) wn w。 的灵敏度为S=200mV·g1.对传感器的动态特 可见质量块m相对于机座的位移x,与机座 性在ES-015振动台上进行了实验研究，图3是 的加速度成正比.此时可以通过测量质量块的 在三种不同阻尼比：时的幅频特性.实验中给激 位移变化来测量振动的加速度. 振器施加的加速度值为0.5g(g为重力加速度)， 在图1中悬臂梁相当于振动力学模型中的弹 整个测量频带是0~100Hz.从图中可以看出：在 簧，其长为L,宽为b,厚为h.光纤光栅粘贴在悬 1~45Hz以下是加速度计的幅值平坦区，在45~ 臂梁的上表面，并粘贴在固定端附近，这样有利于 65Hz是共振区，在65Hz以上是衰减区，所以选 提高应变灵敏度.质量块受到振动时，在惯性力 用1~45Hz作为其工作区；在共振区内加速度计 的作用下悬臂梁自由端产生的挠度为x,由此引 的特性也与阻尼有关，随着阻尼比的增加振动幅 起固定端附近的光纤光栅应变为： 值呈下降趋势，同时共振频率也向低频偏移，但阻 治 尼比对幅值的影响比较显著一些，所以通过选用 (10) 适当的阻尼可以改变加速度计的共振区特性，防 可见光栅的应变e与质量块相对于机座的位 止其工作在共振区时由于幅值过大引起传感器损

北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 6 年第 i 期 脚 移 x r 之 间成 线性关 系 . 另外 , 根据式 ( 1) , 光纤 光 栅的布拉格波长变化与位移 x r 间的关系为 : △几 入B 把式( 1 1 )代入 ( 9 ) , △又 人B ( ` 一 p · )费 x · ( 1 1 ) 得 : 一 ( l 一 P e ) z 户疏 x ( 12 ) 图 2 光纤光姗加速度传感器力学模型 F 百9 . 2 M ec h a 川回 m od el o f an F B G a e ce l e r a t lon s e sn o r 可见光 纤光栅的布拉格 波长变化与激 振源 的 振动加速 度 王成线性关系 , 通过 测量 布 拉格波 长 的变化就可实现振动加速度的测量 . 对 于 图 1 中的悬臂梁其弹簧刚度 表示 为 : m 主二 + ` ( 全, 一 全 ) 十 k ( x m 一 x + x0 ) 一 m g = 0 ( 13 ) 其 中 kx 。 = m g . 如果 用 x r 座 的运 动 , 则 x r = x 二 一 x , ( 3 ) 代表质量 m 相对于机 代入上式得 : hb 3 _ 左 = 气下丁; 七 4 L J 式 中 , E 为弹 性 模量 . 则 二 阶系 统 的固有振 动 频 率为 : m 主 r + c坛 r 十 k x r = 一 m 主 将式 ( 2) 代入 ( 4) 得 : 王 r + 2知 n 汾 r + 。 圣x r = 如 2 。 0 5 ( 。 t ) 。 n = 万瓜 二 ( 14 ) 将上 式代入 式 ( 12) , 布拉格波长 的变化表示为 : 瓮一 “ 一 p · ,粉 “ , , 、` .J ó 、 1. 4 1 ù1 了` 、`、 / 其 中 , 阻尼 比 右 有频率为 。 n = C 亡 e C 2 了蔽 。 。 为 临界阻 尼 , 固 了奚兀; , 上 式的稳态解为 : x r = A e o s ( 。 t 一 价) d 面2 了( l 一 ` 2 ) 2 + ( 2 宁` ) “ 此式即光 纤光 栅加速 度 传感 器 数学 模 型 , 它体现 了传感器 的加速度和光纤 光栅反射的波长 间的关 系 . 在 悬臂梁尺 寸确 定的情况 下 , 通 过 测 量 布拉 格波长 的变化即可实现 加速度的测量 . 、1j.1 麦U 7 00 廿吸、r J 了.t/ 几 其 中 , A 二 t a n 价二 2夸面 1 一 二2 其中 , 二 = 。 / 。 n . 当 面 《 1 , 奋< 1 时 , 1 / , , 一 2 、 2 . , 。 , 一 、 2 V 、 l 一 田 j 一 、 ` 叮 田 夕 1 , 则 式 ( 6) 可简化为 : x r ” d 面Z co s ( 。 t 一 笋) = ( 9 ) éX 一1 2 兴[ 、 一 叭 Z co s ( 。 , 一 , ) ] - 田 n 可见质量块 m 相对于机 座 的位 移 x r 与机座 的加速度 王成正 比 . 此 时可以通过测 量质量块 的 位移变化来测 量振 动的加速度 . 在图 1 中悬臂 梁相 当于振 动力学 模型 中的弹 簧 , 其 长 为 L , 宽为 b , 厚为 h . 光纤光栅粘 贴在悬 臂梁的上表面 , 并粘贴在 固定端附近 , 这 样 有利于 提高应变灵 敏 度 . 质量块 受到振动 时 , 在惯性力 的作用下悬臂梁 自由端产生 的挠度为 x r , 由此 引 起 固定端附近 的光纤光栅应变为 : ( 1 0 ) 3 光纤光栅加速度传感器特性研究 根据式 ( 15 ) 的光 纤光栅加速 度传感 器 的数学 模型 , 设计 了 固定频 率 fn = 67 H z 的 低频 光 纤 光 栅加速度传感器 . 弹性梁 尺寸 为 L = 80 m m , h 二 l m m , b = s m m , 材料选用 碳纤 维 , 弹性模量 E = 12 8 GP a , 质量块 m 二 8 . 8 9 , 布拉 格光 纤光栅在静 止状 态下 的波长 又B = 1 5 5 1 . 75 n m , 波 长变化灵 敏 度 80 p m · g 一 ` , 经 过光 电探 测 器 转化 为 电 信号 后 的灵敏 度为 S = 2 0 m V · g 一 ’ . 对传感器 的动态特 性在 E S 一 01 5 振 动 台上进行 了实验 研 究 , 图 3 是 在三种不 同阻尼 比 奋时 的幅频特性 . 实验 中给激 振器施 加的加速度值为 0 . 5 9 ( g 为重 力加速 度 ) , 整个测 量频带是 0 一 10 H z . 从 图 中可 以看 出 : 在 1 一 4 5 H z 以 下是加 速度计的 幅值平坦区 , 在 45 一 6 5 H z 是 共振 区 , 在 65 H z 以 上是 衰减区 , 所 以选 用 1 一 4 5 zH 作 为其工作 区 ; 在共振 区 内加 速度计 的特性也 与阻 尼有 关 , 随着 阻 尼 比 的增加 振动幅 值呈下 降趋 势 , 同时共振频率也 向低频 偏移 , 但阻 尼 比对 幅值的 影 响 比 较显 著一些 , 所 以 通过 选用 适 当的阻 尼可 以 改变加 速 度计 的 共 振 区特性 , 防 止 其工 作在共振 区时由于 幅值过 大 引起 传感 器损 X 一么3认一L e 一 可见光栅的应 变 : 与质量块 相对 于机座 的位

Vol.28 No.1 巩宪锋等：低频光纤光栅加速度传感器 ·77· 坏.通常阻尼选在0.707附近，这与其他振动传示.从图中可以看出，在加速度计的测振方向激 感器是相同的「7 振时加速度计测量输出维持在100mV附近，而 在与测振垂直方向激振时输出在1~4mV范围 750L 。ξ0.0 内.其横向抗干扰能力达40dB.可见此种设计方 -●5032 600 0116 案可以有效降低横向干扰的影响. 4 结论 300 设计了低频光纤光栅加速度传感器，通过对 其力学模型分析，建立了光纤光栅加速度传感器 150 的数学模型，得到了传感器的加速度和光纤光栅 060 80 100 波长变化间的关系.通过振动实验，得到了在不 率z 同阻尼下光纤光栅加速度计的幅频特性，其可用 图3不同阻尼比的频响特性 隔频带宽为1~45Hz.另外，通过其横向特性实 Fig.3 Characteristics to response at different damping ratios 验抗干扰能力达40dB.光纤光栅加速度传感器 and frequencies 结合自身的强抗电磁干扰特性，可有效代替磁电 对单自由度的低频光纤光栅加速度计来说， 式振动传感器实现发电机组的振动测量 横向抗干扰特性也是一项重要指标.实验在加速 度计的测振方向以及与其垂直的侧向分别加 参考文献 0.5g的加速度，在5一45Hz的频带范围内对两 「1】桂中华，韩风琴，水轮发电机振动的在线监测与动态仿真 个方向的振动值进行了对比，测量结果如图4所 华南理工大学学报，2003.31(10)：58 [2]郑旭锋，压电传感技术在桥梁振动检测中的研究与应用 110 一测振向 压电与声光，2003,25(1)：71 女一测问 [3】俞阿龙，黄惟一，振动速度传感器幅频特性改进方法的研 100 究.自动化仪表，2004,25(5)：4 [4)Botsis J.Humbert L.Embedded fiber Bragg grating sensor for internal strain measurements in polymeric materials.Opt Lasers Eng,2005,42(3):491 [5]Cusano A,Cutolo A.Dynamic strain measurements by fiber 4 Bragg grating sensor.Sens Actuators A.2004.110(1):276 16]Zhao Y.Discrimination methods and demodulation techniques 0 10一的2元25303540 45 for fiber Bragg grating sensors.Opt Lasers Eng,2004,41 频率z (1):1 图4加速度计横向抗干扰特性 [7】张永喜，范云宵，超低频振动传感器的设计与分析.传感器 Fig.4 Characteristics to resist cross axis disturbance 世界，2004,10(7)：26 Low frequency fiber Bragg grating acceleration sensors GONG Xianleng,YI Honggang,ZHOU Xiaomin,WANG Chungsong,YUE Shifeng Mechanical Enginering School,Untversity o!Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACT To avoid the interference of electromagnetism to magnetoelectric sensors,a mathematical model between acceleration and wavelength was proposed with the analysis of fiber Bragg grating accelera- tion sensors'mechanical model,and then a low frequency fiber Bragg grating acceleration sensor was de- signed.With the experiment,the frequency range of amplitude is 45 Hz and the cross-axis disturbance is 40 dB.which means that the sensor can be used in practice. KEY WORDS fiber Bragg grating;acceleration sensor;low frequency vibration;acceleration;wavelength

V o l . 2 8 N o . 1 巩宪锋等 : 低频光纤光栅加速度传感器 坏 . 通常阻 尼 选 在 0 . 7 07 附近 , 这 与 其他 振 动 传 感器是相 同的 [ 7 . ō | l | . | 1 | 百 | , 1 1 ! | 吧 | l 7 5。 万{ 一~ 一刁卜- ~ } 6。。 ~ ) 一 含 一 0 大) (〕l 云二住。刃 之 · O { l亡, _ _ _ ` 洲 示 ` 从 图 中可 以 看 出 , 在 加速 度计 的 测振方 向激 振 时加 速度 计 测 量输 出维持 在 10 0 m V 附近 , 而 在与 测振垂 直方 向激 振 时输 出在 1 一 4 m V 范 围 内 , 其横向抗 干扰能力 达 4 0 d B . 可见 此种设 计方 案 可以有 效降低横 向干扰的 影响 . 延暨汁遥 一 _ _ _ _ 一一一昌 一_ ~ . 一 - 二- - - - J - 二二匕旦之臼 2 才) 4 0 6 0 80 ] 0 0 匕卜||ót l ì 。 频率 1l/ z 图 3 不 同阻尼比的 频响特性 F i g . 3 C h a ar e t e r `s t i c s t o esr 因n s e a t d i fe er n t d a m p j n g ar t i os a n d 阮q u e n e i e s 对单 自由度 的低频 光 纤 光栅加速 度 计来 说 , 横 向抗 干扰 特性也 是一 项重要 指标 . 实验在 加速 度 计 的 测 振 方 一 向 以 及 与 其 垂 直 的侧 向分 别加 0 . 5 9 的加速度 , 在 5 一 45 H z 的频 带 范 围 内 对两 个方 向的振动 值进 行 了对 比 , 测量结果 如图 4 所 · , n { 一 1 测振 湘 田 { ’ 厂 表价 ’ ` ! 一刊 卜一 侧 }叫 10 卜一刁 一— . 一一一 劣一 三 0 Q 乃0 目瞥A\日 ` _ - 曰~ 山 一川 一 . ~ 叫. 一 一 一 一 山 _ ~ ~ 电尸 . ~ - — l 三二竺二二二 _ 一 _ . : 。 , } 5 10 15 2 0 2 5 3 0 35 4 0 4 5 频率 舰 z 图 4 加速度计横向抗干扰特性 F i g . 4 C h a ar e t e d s t i e s t。 溉i s t e osr s a x i s d i s t u r b a n 沈 4 结论 设 计 了低频 光纤光栅 加速 度传感 器 通 过 对 其力学 模型分析 , 建 立 了光 纤光 栅加速 度 传感 器 的数学 模型 , 得 到 了传 感器 的 加速 度和 光纤 光 栅 波 长变 化 间的关 系 . 通 过 振动 实 验 , 得到 了在 不 同阻 尼 下光纤 光 栅加 速度 计 的幅 频特性 , 其可 用 幅频 带宽为 1 一 45 H z . 另外 , 通 过 其横 向特性 实 验抗 干扰能 力达 4 0 d B . 光纤 光 栅 加速 度 传感 器 结 合 自身的 强抗 电磁 一 干扰特性 , 可有 效代替 磁 电 式振动 传感 器实 现发 电机组 的振动测 量 . 参 考 文 献 上1 1 桂中华 , 韩风 琴 . 水轮发电机振 动的在 线监测 与动态仿真 . 华南理工大学学报 , 2()0 3 , 3 x ( 1 0 ) : 5 5 口 ] 郑旭 锋 . 压 电传感技术在 桥 梁振动检测 中的研 究与应 用 . 压电与声光 , 2 0 0 3 , 2 5 ( l ) : 7 1 【3 3 俞阿龙 , 黄惟一 振动速度 传感器 幅频特性改 进 方法 的研 究 自动化仪表 , 2 004 , 2 5 ( 5 ) : 4 〔4 〕 oB t 、 l s J , H u m b e r t L Em b e d d e d f l b e r B r a g g g r a t i n g s e n so r f o r 一n t e r n a l s t r a l n rn e a s u r e m e n t s 一n p o l y m e r i e m a t e r 一a l s . o p t I a s e rs E n g , 2 00 5 , 4 2 ( 3 ) : 4 9 1 〔5 J C u s a n o A , C u t o l o A D y n a m l c St r a i n m e a s u r e m e n t s by f l b e r B r笔9 g r a t l lg s e n so r S e n s A c t u a t o rs A , 2 0 0 4 , 1 10 ( 1 ) : 2 7 6 「6 ] Z h o Y . D i s e r l m l n a t 、 ( ) n rn e t h o d s a n d d e m o d u l a t : o n t e e h n l q u e s f o r f l b e r B r娘 9 g r a t 一n g s e n so r s . O P t L a s e r s E n g , 20 04 , 4 1 ( 1 ) : 1 { 7 〕 张 水喜 , 范云 宵 . 超 低频振动传感器 的设 计与分析 . 传感器 世界 , 2 0 0 4 , x o ( 7 ) : 2 6 L o w f r e q u e n e y f i t 》e r B r a g g g r a t i n g a e e e l (: r a t i o n s e n s o r s G O N G 为。 : 加 n g , Y云阶 n 吕召1习 n g , Z月O U X 故o m 动 , I犷八N G hC a n gst (,n g , Y U E s h ife n g M e e h a n 一e 之 1 E n g z n e r l了19 Sc h加 l , U n 一v e r s t t y o f S e le n e e a n d T e e l 飞 no l o g y B e l J i n g , B e 一] 一n g 1 0 00 8 3 , (二h 一n a A B S T R A C T 1 0 a v o l c 、 t h e i n t e r f e r e n e e o f e l e e t r o rn a g n e t i s rn t o m a g n e t o e l e e t r i e s e n s o r s , a m a t h e m a t i e a l nr o d e l b e t w e o n a e e e l e r a r x o n a n d w a v e l e n g t h w a s P r o P o s e d w i t h t h e a n a l y s i s o f f ib e r B r a g g g r a t i n g a e e e l e r a - t xo n s e lr s o r s ’ m o e h a n i e : 。 1 nr o d e l , a n d t h e n a l o w f r e q u e n e y fi b e r B r a g g g r a t s n g a e e e l e r a t i o n s e n s o r w a s d e - s l g n e d . W l t h t h e e x p e r im e n t , t h o f r e q u e n e y r a ir g e o f a nr p li t u d e 1 5 4 5 H z a n d t h e e or s s 一 a x i s d i s t u r b a n e e i s 4 0 d B , w 于 1 1 e h m e a n 。、 t h a t t h e s e n so r e a n b e 、 l s e d i n P r a e t l e e . K E Y W O R D S f l b e r B r a g g g r a t i r i g ; a e e e l e r a t l o n s e n s ,〕 r ; l o w f r e q u e n e y v ib r a t i o n : a e e e l e r a t i o n : w a v e l e n g t h