基于光纤光栅的倾角传感器的设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

倾角传感器是一种用于测量倾斜角度的仪器，由于倾角传感器具有安装方便、使用灵活、容易确立基准、能适合恶劣环境下长期自动工作等优点，在国外，该仪器已被大量用于桥梁变形的监测。倾角传感器经常用于系统的水平测量，倾角传感器还可以用来测量相对于水平面的倾角变化量。

倾角传感器从工作原理上可分为"固体摆"式、"液体摆"式、"气体摆"三种倾角传感器，其理论基础是牛顿第二定律。根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度。如果初速度已知，就可以通过积分算出线速度，进而可以计算出直线位移，所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。倾角传感器当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角了。

倾角传感器因其良好的实用性能，用于各种测量角度的应用场合中。例如，角度测量，零位调整，水平调整；倾角开关(十二路开关信号)；安全控制，报警，监控；机械臂，大坝，建筑，桥梁角度测量；对准控制，弯曲控制；初始位置控制，倾角姿态记录仪；汽车四轮定位、高空作业车等。所以倾角传感器的用途也相当广泛，经常被用于高精度激光仪器水平、工程机械设备调平、远距离测距仪器、高空平台安全保护、定向卫星通讯天线的俯仰角测量、船舶航行姿态测量、盾构顶管应用、大坝检测、地质设备倾斜监测、火炮炮管初射角度测量、雷达车辆平台检测、卫星通讯车姿态检测等等。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究内容

对光纤光栅的温度、应变特性和应变、温度传感器灵敏误差进行分析；以光纤光栅应变传感特性为基础，结合电阻应变式的倾角传感器的设计方法，设计两种新型光纤光栅倾角传感器，并对其进行力学分析和温度补偿分析，论证两种方案的可行性；做出实物。

2.2研究目标

3. 研究计划与安排

第1—3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论知识，对系统要求进行分析，确定方案，完成外文文献翻译和开题报告；

第4周：了解所需监测的物理量，学习光纤光栅传感原理；

第5—8周：设计光纤光栅倾角传感器系统；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 伍贤智，任伟新。一种新型光纤光栅倾角传感器的研制。华中科技大学学报。no.4.2008.

[2]赵雪峰，孔祥龙，李乐。一种光纤光栅倾角传感器的试验研究。防灾减灾工程学报。no.s1.2010.

[3]伍贤智。新型光纤光栅倾角传感器设计及其桥梁挠度测试。硕士论文。中南大学。2009