новый л

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 12511 (2022) Цитировать эту статью

899 Доступов

1 Цитаты

Подробности о метриках

Обнаружение ускорения является важной технологией в области сейсмического мониторинга, мониторинга состояния конструкций и разведки ресурсов. Предлагается датчик ускорения ВБР с комбинацией жесткой балки Г-образной формы и пружинной конструкции на основе подшипников, несмотря на низкую чувствительность, которая преобладает при измерении низкочастотной вибрации датчиками ускорения ВБР, где для усиления усиления используется жесткая балка Г-образной формы. сигнал вибрации и фиксируется подшипниками на обоих концах для эффективного подавления поперечных перекрестных помех. Влияние структурных параметров на чувствительность и собственную частоту датчиков было проанализировано с использованием теории происхождения, и такие параметры были оптимизированы; затем с помощью COMSOL был проведен анализ статического напряжения и модального моделирования; в конце концов была создана тестовая система для проверки работы реальных датчиков. Согласно полученным данным, датчик ускорения, собственная частота которого составляет 57 Гц, имеет ровную чувствительность в низкочастотном диапазоне 1–35 Гц, динамический диапазон составляет 89,83 дБ, чувствительность к ускорению — до 1241,85 пм/ч. ж, коэффициент детерминации R2 для подбора чувствительности равен 0,9997, а поперечные перекрестные помехи составляют -26,20 дБ в пределах рабочей полосы частот. Полученные результаты служат отправной точкой для улучшения возможностей измерения низкочастотной вибрации с помощью датчиков ускорения FBG.

Датчик вибрации, основанный на технологии измерения ВБР, отличается высокой чувствительностью, низкими потерями передачи, сильной электромагнитной устойчивостью и т. д.1,2. Мультиплексирование датчиков ВБР, таких как ускорение, температура, перемещение, давление, pH, влажность и магнитное поле, в одном оптическом волокне может устранить необходимость использования нескольких датчиков и толстых кабелей в традиционных электрических датчиках, а также недостатки слабой защиты от помех. возможности3,4,5. Он играет важную роль в измерениях вибрации для сейсмического мониторинга, мониторинга состояния конструкций, национальной безопасности, аэрокосмической отрасли, разведки ресурсов и т. д.6.

В последние годы датчики ускорения ВБР широко и интенсивно изучаются исследователями в стране и за рубежом, которые в основном сосредоточены на структурном проектировании и выборе упругих элементов датчиков ускорения7,8. В настоящее время упругие элементы датчика ускорения ВБР в основном включают консольную балку, диафрагму, шарнир и пружину. Касас Рамос и Сандовал Ромеро9 предложили новый консольный датчик вибрации ВБР с собственной частотой 227,3 Гц, рабочей полосой пропускания 10–210 Гц, разрешением датчика 0,006 г, погрешностью линейности и относительной чувствительности 1,9% и ± 4,4% соответственно. Ли и др.10 предложили датчик ускорения, основанный на датчике ВБР с диафрагменной структурой, который может осуществлять развязку в реальном времени и измерять температуру и ускорение. В диапазоне 30–90 °С температурная чувствительность составляет 8,66 пм/°С, чувствительность к ускорению – 20,19 пм/г, рабочая полоса пропускания – 10–200 Гц. Ян и Лян11 предложили новый акселерометр ВБР на основе параллельных двойных гибких шарниров, который состоит из двух прямоугольных гибких шарниров, соединенных параллельно, с диапазоном измерений 30–200 Гц и чувствительностью 54 пм/г. Линессио и др.12 предложили двумерный ВБР-акселерометр на основе всенаправленных гибких шарниров, который имеет функцию температурной компенсации и используется для измерения двумерного ускорения. Однако эти датчики обладают недостатками: высокой собственной частотой, низкой чувствительностью и т. д., что затрудняет точное измерение низкочастотной вибрации в инженерной практике.

При разработке датчика ускорения ВБР индекс производительности датчика является стандартом для измерения качества датчика. Некоторые из этих индикаторов являются общими, и необходимо использовать всевозможные датчики ВБР, тогда как другие индикаторы практически не используются. Эти показатели в основном предназначены для удовлетворения потребностей специальных датчиков ВБР. Общие показатели в основном включают чувствительность, рабочую полосу пропускания, линейность и боковую помехоустойчивость. Учитывая низкую чувствительность датчика ускорения ВБР при измерении низкочастотной вибрации, в данной статье предлагается датчик ускорения ВБР с комбинацией L-образной жесткой балки и пружинной конструкции на основе подшипников, что делает его пригодным для измерения низкочастотных вибраций. сигналы вибрации, такие как землетрясения и плотины. Программное обеспечение Origin и COMSOL использовалось для проведения теоретического и моделирования конструкции датчика, были разработаны реальные датчики и создана тестовая система для проверки производительности датчиков.