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专利号: 2022105846158
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双悬臂梁光纤光栅振动传感器,包括:上梁臂、下梁臂、质量块和光纤光栅;其特征在于,还包括:补充块;

所述双悬臂梁为矩形悬臂梁;

所述上梁臂和所述下梁臂长度相同且相互平行,所述上梁臂和所述下梁臂均包括固定端和自由端,两个固定端分别固定连接;两个自由端分别与所述质量块的一端固定连接;所述光纤光栅粘贴于所述上梁臂靠近固定端的表面;

所述上梁臂厚度薄于所述下梁臂的厚度,且所述上梁臂的自由端上表面平行固定有所述补充块;

通过减小上梁臂的厚度,增加粘贴光纤光栅的栅区处的应变;通过在上梁臂的右端区域增加补充块,增加固有频率,实现了同时增加应变和固有频率。

2.如权利要求1所述的双悬臂梁光纤光栅振动传感器,其特征在于,所述上梁臂的厚度为0.3mm、长度为60mm。

3.如权利要求1所述的双悬臂梁光纤光栅振动传感器,其特征在于,所述下梁臂的厚度为0.5mm,长度为60mm。

4.如权利要求1所述的双悬臂梁光纤光栅振动传感器,其特征在于,所述补充块的厚度为1.7mm,长度为41mm。

5.如权利要求1所述的双悬臂梁光纤光栅振动传感器,其特征在于,所述上梁臂、下梁

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臂和补充块的材料为304不锈钢,对应杨氏模量为1.93x10 pa。

6.如权利要求1所述的双悬臂梁光纤光栅振动传感器,其特征在于,所述质量块的材料为金属钨,质量为35g。

7.如权利要求1所述的双悬臂梁光纤光栅振动传感器,其特征在于,所述光纤光栅在距离固定端1‑5mm的范围内,光纤光栅的栅区长度4mm。

8.一种如权利要求1‑7任一项所述双悬臂梁光纤光栅振动传感器的优化方法,其特征在于,包括以下步骤:采用有限元法,在COMSOL Multiphysics中根据预设尺寸参数对双悬臂梁光纤光栅振动传感器进行三维建模,得到传感器三维仿真模型;

使用控制变量的方法分析不同尺寸的补充块对传感器上梁臂应变与固有频率的影响,最终选取最优的补充块尺寸。

9.如权利要求8所述的优化方法,其特征在于,所述传感器上梁臂的应变与灵敏度成正比。