Serially Connected Cantilever Beam-Based FBG Accelerometers: Design, Optimization and Testing

加速度计 悬臂梁 灵敏度(控制系统) 检波器 声学 校准 振动 梁(结构) 有限元法 工程类 电子工程 结构工程 计算机科学 物理 量子力学 操作系统
作者
Aarathy Ezhuthupally Reghuprasad,Chiara Colombero,Alberto Godio
出处
期刊:Sensors [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:23 (6): 3188-3188 被引量:4
标识
DOI:10.3390/s23063188
摘要

We focus on the design, optimization, fabrication, and testing of fiber Bragg grating (FBG) cantilever beam-based accelerometers to measure vibrations from active seismic sources in the external environment. These FBG accelerometers possess several advantages, such as multiplexing, immunity to electromagnetic interference, and high sensitivity. Finite Element Method (FEM) simulations, calibration, fabrication, and packaging of the simple cantilever beam-based accelerometer based on polylactic acid (PLA) are presented. The influence of the cantilever beam parameters on the natural frequency and sensitivity are discussed through FEM simulation and laboratory calibration with vibration exciter. The test results show that the optimized system has a resonance frequency of 75 Hz within a measuring range of 5-55 Hz and high sensitivity of ±433.7 pm/g. Finally, a preliminary field test is conducted to compare the packaged FBG accelerometer and standard electro-mechanical 4.5-Hz vertical geophones. Active-source (seismic sledgehammer) shots are acquired along the tested line, and both systems' experimental results are analyzed and compared. The designed FBG accelerometers demonstrate suitability to record the seismic traces and to pick up the first arrival times. The system optimization and further implementation offer promising potential for seismic acquisitions.

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