薄板挠曲型光纤Bragg光栅土压力传感器设计与分析

摘要：

根据土压力传感器与土介质的匹配原则，设计了一种圆平膜片薄板挠曲型FBG土压力传感器。通过在圆膜片上设计一组对称的光栅固定柱，有效避免了传感器在使用过程中产生谱峰分裂。同时，利用光栅固定柱张角引起的应变效应，大幅度地提高了传感器的压力灵敏度。理论分析了该结构的增敏机理并给出传感器灵敏度公式，计算结果表明，传感器的压力灵敏度可达1374．3 pm／M Pa。使用ANSYS建立薄板挠曲的有限元模型，通过提取固定柱中心点处在光纤方向上的位移，获得了有限元模型的压力灵敏度为1360．8 pm／M Pa。有限元分析和理论设计结果的相对误差为0．98％，具有很高的一致度，验证了理论设计和分析的正确性。

关键词：土压力传感器、FBG、薄板挠曲、有限元分析

分类号：TP212(自动化技术及设备)

在线出版日期：2015-03-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：145-149