基于FBG的機載傳感器及關鍵技術研究
發(fā)布時間:2020-05-19 10:40
【摘要】:傳感器是監(jiān)測飛控系統(tǒng)狀態(tài)參量和控制飛機穩(wěn)定飛行的關鍵,在保障飛機安全性能和經濟運行方面發(fā)揮著至關重要的作用。相比于傳統(tǒng)電傳感器,光纖光柵傳感器(FBGs)具有比熱容小、抗電磁干擾,對被測量干擾小等優(yōu)點,是近年來飛行控制傳感領域的研究熱點。本文立足于基于FBG的機載傳感器及其關鍵技術研究。針對機載傳感測試對重量輕、體積小和功耗低的光纖傳感系統(tǒng)的迫切需要,通過對超短光纖光柵(Ultra-Short FBG,超短FBG)光譜特性、溫度應變傳感特性、光柵的刻寫技術、傳感器結構設計和封裝測試技術的研究實現了位移和振動加速度光纖傳感器的研制。設計了適用于機載環(huán)境的低功耗光纖傳感解調系統(tǒng)。為高性能機載傳感技術提供新理論、新方法和新技術支撐。主要研究內容有:1.高反射率超短FBG的刻寫技術:根據傳輸矩陣理論,通過數值仿真,分析了超短FBG的反射光譜特性。通過載氫增敏和優(yōu)化紫外曝光功率等技術寫制了柵區(qū)長度小于1mm,邊緣線性區(qū)大于1.5nm,反射率大于50%的超短FBG并通過衍射狹縫引入Sinc~2函數實現了超短FBG的切趾。利用電弧等離子體對柵區(qū)激勵掃描,實現了對紫外光刻寫FBG的快速退火,具有涂覆層無損傷的優(yōu)點。2.高速超短FBG解調原理及方法:根據超短FBG反射光譜特性,結合穩(wěn)頻激光器輸出功率、中心波長穩(wěn)定的特性,提出了一種用于超短FBG傳感解調的方法。詳細介紹了該解調方法的解調原理并設計相關實驗論證了該方法的可行性與可靠性。同時,為進一步實現解調系統(tǒng)的小型化與輕量化,設計了基于光電二極管的光電檢測電路和基于NI采集卡的信號采集系統(tǒng)。3.FBG位移和加速度傳感器的設計及特性研究:設計并優(yōu)化了FBG位移、加速度傳感器的機械結構,利用有限元分析軟件Comsol對加速度傳感器結構進行模態(tài)分析,得到了傳感器的諧振頻率和頻響特性,確定了傳感器的尺寸大小。搭建實驗平臺,利用超短FBG的傳感解調方法,完成了位移、加速度傳感器的標定工作及相關特性測試。
【圖文】:
飛行器結構健康監(jiān)測的先進網格結構
圖 1.2 基于 FBG 的復合材料加筋板應變量測量015 年,日本創(chuàng)價大學 Michiko N 采用長尺寸,全同(中心波長相同)Fm鋁棒結構和5.5m直升機葉片模型自由振動的自然頻率以及靜態(tài)測試中性[12]。同年,韓國 KAIST 學者 Jin-Hyuk K 將 FBG 傳感器陣列埋入到
【學位授予單位】:北京信息科技大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2018
【分類號】:V241;TP212
本文編號:2670769
【圖文】:
飛行器結構健康監(jiān)測的先進網格結構
圖 1.2 基于 FBG 的復合材料加筋板應變量測量015 年,日本創(chuàng)價大學 Michiko N 采用長尺寸,全同(中心波長相同)Fm鋁棒結構和5.5m直升機葉片模型自由振動的自然頻率以及靜態(tài)測試中性[12]。同年,韓國 KAIST 學者 Jin-Hyuk K 將 FBG 傳感器陣列埋入到
【學位授予單位】:北京信息科技大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2018
【分類號】:V241;TP212
【參考文獻】
相關期刊論文 前8條
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1 劉欽朋;井間地震中光纖光柵加速度檢波技術研究[D];西北工業(yè)大學;2015年
2 曾楠;光纖加速度傳感器若干關鍵技術研究[D];清華大學;2005年
,本文編號:2670769
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