极大倾角光纤光栅悬臂梁振动传感器性能优化

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.

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

所属期刊栏目：39

分类号：TN253(光电子技术、激光技术)

资助基金：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

在线出版日期：2019-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：75-84