低频超低频振动测量技术在大型建筑、机械设备、航空航天、地球活动等领域起着举足轻重的作用,电学振动传感器在抗恶劣环境如高温、强电磁干扰等方面受到了一定限制,部分光学类振动传感器在传感装置体积、抗参数交叉敏感、探测最低频率和灵敏度方面还需改进和完善。光纤传感技术因其抗电磁干扰、易组网和可远距离测量等优点,已成为低频振动测量技术中最具潜力的传感技术之一,但是对于构成“智能结构”现有的光纤振动传感器还存在一些问题,比如体积大、可探测振动频率范围下限偏高、温度交叉敏感等。 针对现有光纤振动传感器存在的问题,项目按照传感器的微型化、可探测振动频率范围低频化和消除温度交叉敏感的总体思想,分析了振动响应结构的理论模型及其阻尼和谐振频率对响应度的影响,研究了三种不同类型的全光纤微型化的低频超低频振动传感器,并在传感器的设计、制作、优化和环境响应特性测试等方面做了比较系统全面的分析。经过4年的研究完成了如下三个任务:(1). 设计基于微结构光纤和珐珀干涉仪的全光纤点式简支梁型低频超低频振动传感器;(2). 设计并制作带质量块悬臂梁式全光纤低频F-P加速度传感器和基于微结构光纤的摆锤型全光纤点式低频振动传感器;(3).设计制作了一种基于微结构光纤布拉格光栅的振动和温度同时准分布式测量的全光纤传感器。设计制作的传感器集成了微振动梁和质量块结构,可以同时对振动和温度进行准分布式测量,可以有效探测0.5Hz~10Hz的振动,其信噪比高达28dB,为解调振动信息提供了足够保障。同时该传感器的温度特性线性度较好,实验测得在20℃~180℃内,FBGs的温度敏感度分别为8.55pm/℃和8.09pm/℃,该传感器在大型建筑物和机械质量监测应用中具有很大的实用价值。 发表SCI收录论文8篇;培养了2名博士生,6名硕士研究生;全面完成了该项目的预期目标。 2100433B