PZT振动传感
2024-09-29 11:49
光纤光栅传感在测量振动时，可以快速的响应物体振动的频率。利用FGI设备可以测量200kHz以下的频率振动，并还原出振动的振幅以及实时频率。
本次实验利用一个压电陶瓷作为振动源进行实验。将FBG（光纤布拉格光栅）粘贴在压电陶瓷表面，用于同步压电陶瓷的振动频率和振幅。样品准备完毕后，将压电陶瓷的正负极连接至信号源进行波形加载。本次实验的信号源为1-15kHz的方波信号源，振幅为0-10V。
实验实物图
将压电陶瓷上的FBG连接至FGI设备端口，启动信号源进行电压加载，同时点击上位机扫描，测量一段时间后，点击停止查看测量数据。
更改信号源的频率进行不同频率下的实验，记录当时的频率并保存对应数据。
将数据与其对应的频率绘图，如上图所示。
从图中可以看到，不同频率电压驱动下的压电陶瓷将表现出不同的振动频率和振幅，FGI能够将该频率和振幅一一对应的表现出来，并展示为时间-应变数据。
实验中，可以手动给压电陶瓷一个附加的振动，同时加载10kHz、0-10V的方波信号，启动FGI测量的数据如图下所示。
从上图的数据中可以看到，压电陶瓷有一个低频振动的同时，自身也存在一个与信号源同频的高频振动。
对数据进行傅里叶变换，结果如下图所示。可以看到经过傅里叶变换后的频谱图中存在一个10kHz的尖峰以及一个10Hz量级的低频振动。正好对应信号源加载的频率和手拨动压电陶瓷的频率。
FGI设备可以将物体自身的振动频率和振幅从数据中复现出来，对于不同频率之间的叠加也可以通过傅里叶变化区分开，为高频振动测量提供了新的测量方式。