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第1章 绪论1

1.1 课题来源1

1.2 研究背景与意义1

1.3 研究现状3

1.3.1 机械线振动的传感技术4

1.3.2 转轴扭转角的传感技术10

1.3.3 齿轮应变与振动的传感技术14

1.3.4 光纤光栅传感技术在机械振动监测中的科学问题16

1.4 课题内容与组织结构18

第2章 光纤光栅的传感光谱特征分析21

2.1 非均匀温变下光纤光栅的反射谱21

2.2 非均匀应变下光纤光栅的反射谱26

2.3 动态应变下光纤光栅的反射谱31

2.4 超结构光纤光栅的光谱特征35

2.4.1 非均匀应变和温变对超结构光栅光谱的影响35

2.4.2 耦合系数对超结构光栅光谱的影响42

2.5 双啁啾光纤光栅的反射谱51

2.6 本章小结54

第3章 传感振子分析55

3.1 振子的振动方程56

3.1.1 等效力学模型及振动方程56

3.1.2 频率响应函数58

3.2 振子的灵敏度和固有频率60

3.2.1 悬臂振子的灵敏度和固有频率60

3.2.2 桥式振子的灵敏度和固有频率66

3.3 振子的ANSYS分析70

3.3.1 悬臂振子70

3.3.2 桥式振子72

3.4 本章小结74

第4章 线振动的双光栅传感方法75

4.1 线振动的双光栅传感75

4.2 双光栅反射谱的理论计算77

4.2.1 双光栅反射谱的波长差77

4.2.2 双光栅的反射光强78

4.3 线振动的实验结果与讨论81

4.3.1 光栅波长差的影响82

4.3.2 加速度幅值的影响84

4.3.3 频率测量范围实验86

4.4 悬臂梁倾角的影响87

4.4.1 理论与计算87

4.4.2 实验结果与讨论89

4.5 本章小结93

第5章 转轴角振动的双光栅传感方法95

5.1 转轴角振动的力学基础96

5.1.1 扭矩与应变96

5.1.2 扭矩与扭转角97

5.2 转轴角振动的双光栅传感实验98

5.2.1 双FBG光栅的波长差100

5.2.2 基于波长解调的扭矩传感实验102

5.3 转轴角振动的双啁啾光栅传感实验106

5.3.1 双啁啾光栅的反射光强108

5.3.2 双啁啾光栅反射光的光电转换110

5.3.3 基于双啁啾光栅的扭矩传感实验111

5.4 本章小结117

第6章 齿轮振动的双光栅传感方法119

6.1 齿轮传动系统的基础理论119

6.1.1 轮齿变形119

6.1.2 齿轮传动系统的动力学123

6.2 轮齿振动的光纤光栅传感实验130

6.3 本章小结138

第7章 总结与展望139

7.1 课题总结与创新点139

7.1.1 课题总结139

7.1.2 课题创新点142

7.2 研究展望143

参考文献145