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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