本文關(guān)鍵詞：光纖Fabry-Perot應(yīng)變計在風(fēng)洞天平上的應(yīng)用研究

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【摘要】：光纖應(yīng)變計具有抗電磁干擾、耐高溫、結(jié)構(gòu)簡單,尺寸小、靈敏度高等優(yōu)點,為風(fēng)洞應(yīng)變天平研制提供了一種新的技術(shù)途徑。國內(nèi)外已有多家研究機(jī)構(gòu)開展了光纖天平研究工作,但多數(shù)是針對光纖天平技術(shù)的原理性驗證。2010年,中國空氣研究與發(fā)展中心(CARDC)與電子科技大學(xué)(UESTC)聯(lián)合開展了光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot,F-P)應(yīng)變計在風(fēng)洞天平上的研究,但研制的光纖天平蠕變較大,靜態(tài)校準(zhǔn)準(zhǔn)度較低,無法滿足風(fēng)洞試驗要求。為進(jìn)一步提高光纖天平的性能,滿足風(fēng)洞試驗要求,本文開展了基于光纖F-P應(yīng)變計的光纖天平研究。本文共五章,各章主要內(nèi)容為:引言,分別介紹了風(fēng)洞天平的發(fā)展、光纖F-P應(yīng)變計的研究概況、光纖天平的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及本文的研究內(nèi)容,并提出了光纖F-P應(yīng)變計和光纖天平的設(shè)計指標(biāo)。第二章,首先介紹了光纖F-P應(yīng)變計的工作原理,提出了應(yīng)變計的兩種結(jié)構(gòu)形式,即基于MEMS(Mirco Electro-Mechanical System)芯片的光纖F-P應(yīng)變計和基于激光加工的光纖F-P應(yīng)變計;其次分別介紹了兩種光纖F-P應(yīng)變計的結(jié)構(gòu)特點、制作工藝和相應(yīng)的信號解調(diào)方法;最后在等強(qiáng)度梁上開展了應(yīng)變計的安裝工藝研究,并對膠粘和焊接的應(yīng)變計進(jìn)行了靜態(tài)性能測試。測試數(shù)據(jù)表明兩種光纖F-P應(yīng)變計的應(yīng)變測量精度均優(yōu)于設(shè)計指標(biāo)0.2με,其中焊接安裝的應(yīng)變計性能優(yōu)于膠粘安裝的應(yīng)變計。第三章,為進(jìn)一步檢驗光纖F-P應(yīng)變計的性能,設(shè)計了三分量天平;對分別安裝MEMS光纖F-P應(yīng)變計和激光加工光纖F-P應(yīng)變計的光纖天平進(jìn)行了靜態(tài)校準(zhǔn),并與電阻應(yīng)變天平的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比。測試數(shù)據(jù)表明光纖天平的靜態(tài)性能(滯后、零漂、蠕變)和準(zhǔn)度分別優(yōu)于設(shè)計指標(biāo)0.5%和1%,但其性能較電阻應(yīng)變天平仍有一定差距。本章對光纖天平的溫度補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了初步研究,提出了測溫補(bǔ)償、對稱補(bǔ)償和自補(bǔ)償?shù)姆桨�。第四�?在低密度風(fēng)洞中開展了基于這兩種光纖應(yīng)變計的光纖天平和電阻應(yīng)變天平的對比試驗,結(jié)果表明光纖天平與電阻應(yīng)變天平的風(fēng)洞試驗氣動力系數(shù)隨攻角的變化趨勢相同;光纖天平氣動力測試精度達(dá)到2%的設(shè)計指標(biāo),但目前光纖天平對風(fēng)洞試驗氣動力的測量精度與電阻應(yīng)變天平相比仍有一定差距。第五章為結(jié)束語,對全文進(jìn)行了總結(jié),并規(guī)劃了下一階段的研究方向和目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：光纖應(yīng)變計 光纖天平 溫度補(bǔ)償 低密度風(fēng)洞試驗
【學(xué)位授予單位】：中國空氣動力研究與發(fā)展中心
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V211.752
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 引言10-20
• §1.1 風(fēng)洞天平概況10-11
• §1.2 光纖F-P應(yīng)變計的發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• §1.3 光纖天平的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀14-17
• §1.4 本文研究意義與主要內(nèi)容17-20
• 第二章 光纖F-P應(yīng)變計20-44
• §2.1 光纖F-P應(yīng)變計工作原理20-23
• §2.2 光纖F-P應(yīng)變計制作23-30
• §2.2.1 MEMS光纖應(yīng)變計制作24-29
• §2.2.2 激光加工光纖F-P應(yīng)變計制作29-30
• §2.3 光纖F-P應(yīng)變計信號解調(diào)30-36
• §2.3.1 波長解調(diào)系統(tǒng)31-34
• §2.3.2 相位解調(diào)系統(tǒng)34-36
• §2.4 光纖F-P應(yīng)變計安裝36-40
• §2.4.1 MEMS光纖應(yīng)變計安裝36-38
• §2.4.2 激光加工光纖應(yīng)變計安裝38-40
• §2.5 光纖F-P應(yīng)變計靜態(tài)性能40-43
• §2.5.1 MEMS光纖應(yīng)變計靜態(tài)性能40-42
• §2.5.2 激光加工光纖應(yīng)變計靜態(tài)性能42-43
• §2.6 本章小結(jié)43-44
• 第三章 光纖天平44-64
• §3.1 三分量天平設(shè)計44-46
• §3.2 靜態(tài)校準(zhǔn)46-55
• §3.2.1 基于MEMS光纖應(yīng)變計的光纖天平47-50
• §3.2.2 基于激光加工光纖應(yīng)變計的光纖天平50-55
• §3.2.3 電阻應(yīng)變天平55
• §3.3 風(fēng)洞試驗55-62
• §3.3.1 基于MEMS光纖應(yīng)變計的光纖天平56-57
• §3.3.2 基于激光加工光纖應(yīng)變計的光纖天平57-59
• §3.3.3 電阻應(yīng)變天平59-62
• §3.4 本章小結(jié)62-64
• 第四章 光纖天平溫度補(bǔ)償64-78
• §4.1 測溫補(bǔ)償64-70
• §4.2 對稱補(bǔ)償70-75
• §4.3 溫度自補(bǔ)償75-77
• §4.4 本章小結(jié)77-78
• 第五章 總結(jié)與展望78-80
• §5.1 總結(jié)78
• §5.2 創(chuàng)新點78
• §5.3 展望78-80
• 致謝80-81
• 自我介紹81-82
• 參考文獻(xiàn)82-84

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本文編號：977598