一种EFPI光纤压力传感器的结构分析及零点稳定性

介绍了一种基于法布里-珀罗干涉原理的EFPI光纤压力传感器。详细分析了这种光纤压力传感器的原理、结构和解调方法;讨论分析了材料、结构以及制作工艺对零点稳定性的影响;探讨了传感器内部热应力的分布以及消除方法。该结构传感器在经历-40℃和400℃的严酷温度考验后,零点漂移小于3 nm。     

植入FBG的碳纤维复合材料全寿命周期结构状态研究

将光纤光栅传感器与碳纤维复合材料进行一体化集成设计,在碳纤维复合材料内部植入光纤光栅传感器,验证了埋置工艺的可行性,确认了其可实时监测环境温度值,研究了植入光纤光栅传感器后碳纤维复合材料的结构强度变化及光纤光栅的信号传递率。试验结果表明:碳纤维复合材料埋入光纤光栅传感器前后结构强度变化率小于10%,光纤应变信号传递率高于90%,光纤光栅传感器可以作为碳纤维复合材料结构进行从加工固化、使用过程直至破坏的全寿命周期的结构强度监测的有效手段。     

提高膜片式F-P腔光纤压力传感器灵敏度的试验研究

膜片式F-P腔光纤压力传感器是基于法布里-珀罗干涉原理,采用微电子机械系统(MEMS)技术加工而成。在实际应用中,不同的测试环境对传感器灵敏度的要求各不相同,如果针对不同灵敏度,分别采用MEMS工艺批量化生产,则会造成生产成本过高,经济化效益降低。本文利用湿法腐蚀的方法对传感器进行膜片减薄试验,在一定范围内提高了传感器的压力灵敏度,从而满足了不同的测试需求。膜片减薄后,传感器的灵敏度可达34.2 nm/kPa,压力标定曲线的线性度为0.9997,传感器的非线性误差为0.05%,能够实现0~120 kPa(绝压)范围内压力的准确测量。     

表面粘贴光纤光栅传感器的应变传递分析

光纤光栅传感器粘贴于航空结构的基体表面后,基体结构的真实应变与光纤光栅传感器测得的应变之间存在一个传递系数。本文根据应用环境,建立了＂基体结构—胶粘体—光纤传感器＂的应变传递简化模型,推导了裸光纤光栅传感器测得的应变与结构基体实际应变的比值,即应变传递率,并对影响传递率的各种参数进行分析和模拟,根据实际条件得到了粘贴的最佳参数。     

低量程高精度应变式压力传感器研制

为了提高低量程应变式压力传感器的精度,将测力轮毂应变梁与带中央硬芯的测压膜片相结合,构成了新颖的梁膜一体的弹性元件。通过有限元方法对弹性元件的结构参数进行匹配,找到了最佳参数值,并制作实物加以验证,表明所选参数是适当的,使传感器的精度得到了大幅度提高,满足了低量程压力范围内高精度测量的要求。同时该传感器具有结构简单、易于加工装配、成本低廉的特点,符合传感器技术发展的需要。     

两种动态压力测量装置试验对比研究

针对齐平安装与准无限长管两种动态压力测量装置的结构特征,设计了多种动态压力探针。采用正弦压力发生器进行动态压力特性标定,量化了工程应用中两种结构的不同感压管腔对动态压力测量误差的影响,并在发动机总压畸变试验中进行了对比研究。结果表明,齐平安装结构中,传感器安装引起的小容腔对动态压力测量误差影响不大;准无限长管结构中,感压管腔的存在会导致动态压力幅频特性波动、相位滞后,且波动量与感压管腔长度正相关,相位滞后与感压管腔大小呈线性特征。     

普通单模光纤波片及偏振控制器的研究

本文介绍了基于普通单模光纤弯曲双折射效应而构成的光纤波片装置原理及设计方法。通过实验研究得到了对氦氖激光(波长0.6328μm)光纤半波片及1/4波片的最佳结构参数。这种光纤波片制作简单,尺寸小,是干涉型光纤传感器中进行偏振态控制以实现全光纤系统的重要元件。     

分布式光纤法布里-帕罗传感器在飞行器智能蒙皮中的应用

从智能蒙皮的概念出发,分析了光纤法布里-帕罗式结构的传感技术的技术原理,研究了在飞行器上装载分布式光纤传感器进行压力、温度等的实时传感、动态测量的工程实现方法,并探讨了其技术优势与发展方向。应用分布式光纤法布里-帕罗传感器可解决航电集成化、抗电磁干扰、减少负载等问题。     

微型热敏传感器的结构设计及仿真分析

 分析微型热敏传感器测量原理并针对其典型器件结构的热平衡模型，提出以微型热敏传感器器件各部分热耗散功率和器件信噪比系数为主要器件结构设计的结构仿真计算目标。然后，结合微型热敏传感器衬底空腔结构对器件性能影响较大的特点，分析计算衬底结构没有空腔、有空气腔和有真空腔3种情况下的器件各部分热耗散功率，验证了有真空腔的衬底结构信噪比系数最高。最后，以实际微细加工工艺条件为基础，计算分析衬底真空腔深度在2 μm，4 μm和6 μm 3种条件下的器件信噪比系数，完成对微型热敏传感器器件结构尺寸的优化设计。     

光纤偏振器制作技术现状与发展趋势

介绍了光纤偏振器制作技术的发展历程,分析了偏振器的原理,对工程应用中的几种光纤型偏振器的制作技术进行原理分析和工艺说明.对光纤偏振器的制作工艺和工程应用中的偏振器类型选择具有一定的指导性意义.     

光纤F-P腔传感器波分复用技术研究

描述了一种光纤F-P传感器的多路复用解调技术,该技术采用一个4通道的粗波分复用器（CWDM）和一个40通道的密集型波分复用器（DWDM）构成多路复用系统,利用探测器对系统输出光能量进行检测,通过插值法对采集信号进行拟合计算,解调出反射光谱的波长值,实现了4支具有相同参数的F-P腔传感器的同时解调。     

一种新型结构非本征光纤F-P传感器全应变测量性能研究

光纤传感器作为一种新的测量信息传输方式,在航空发动机部件材料高温测量领域具有重要的应用价值。基于多光束干涉原理,制作一种新型结构的非本征光纤 Fabry-Perot（F-P）传感器,探索其在航空发动机部件材料室温/高温环境静力拉伸试验过程中的变形测量性能。采用平板和圆棒两种形状的试样,在不同表面粗糙度和两种加载速率下,分别对比高级视频引伸计（AVE）进行室温、高温环境下静力拉伸试验。结果表明：新型结构的非本征光纤 F-P 传感器具有测量范围大,测量精度高,测量结果不受外界因素影响等优势,可实现航空发动机部件材料的超量程全应变测量;此外,在测量精度和设备体积方面明显优于 AVE。     

提高F-P腔精细度方法的研究

采用真空蒸发镀膜的方法,在光纤端面镀以由ZrO2/SiO2膜系构成的高反射膜,将光纤端面的反射率由原来的4%提高为80%,改善了光纤F-P腔反射光谱的精细度,可提高光纤F-P传感器在进行波分复用时的复用数量。     

基于微型光谱仪的光纤压力高速解调技术

为解决高超声速飞行器中大气压力传感系统的多通道、高精度、强环境适应性等技术需求问题,具有耐高温、易组网、高灵敏度、抗电磁干扰等优点的光纤压力传感技术成为航空航天压力传感领域的重要研究方向。提出一种基于微型光谱仪的光纤压力高速解调技术,该技术采用基于体相位光栅和线阵光电探测器的微型光谱仪作为光谱探测单元、Actel公司的片上SoC电路系统作为智能信息处理单元,融合数字滤波、线性拟合、曲线寻峰、信号重构等数据处理算法,完成光纤压力传感器高速解调系统研制,并搭建压力检测实验平台。试验结果表明:系统的压力测量范围优于260kPa,测量精度接近0.1%F.S.,分辨率为10Pa,动态响应可达5kHz。     

A fiber-optic current sensor for aerospace applications

A robust, accurate, broadband, AC sensor using fiber optics that is being developed for space applications at power frequencies as high as 20 kHz is described. It can also be used in low- and high-voltage 60-Hz terrestrial power systems and in 400-Hz aircraft systems. It is intrinsically immune to electromagnetic interference (EMI) and has the added benefit of excellent isolation. The sensor uses the Faraday effect in optical fiber and standard polarimetric measurements to sense electrical current. The primary component of the sensor is a specially treated coil of single-mode optical fiber, through which the current-carrying conductor passes. Improved precision is accomplished by temperature compensation by means of signals from a novel fiber-optic temperature sensor embedded in the sensing head. The technology used in the sensor is discussed, and the results of precision tests conducted at various temperatures within the wide operating range as well as the results of early EMI tests are reported     

高性能碳纤维复合材料耐压容器研究进展

结合陕西非金属材料工艺研究所在碳纤维复合材料的基础研究、封头补强及压力容器成型技术等方面所作的大量工作，简要介绍了近年来国内外碳纤维及碳纤维复合材料在耐压容器方面的研究进展。     

High-speed avionic optical fiber CDMA networks

With applications of systems integration technology to advanced aircrafts, high-speed and high-capacity optical fiber communication networks should be employed to support airborne broadband communication services. To guarantee real-time multiuser communications over a network, the selection of medium-access schemes is critical for avionics applications. In this paper, we briefly discuss the issues on high-speed multiple-access techniques and their applicability. Then we focus on the design and operation aspects of avionic optical fiber code-division multiple access (CDMA) networks. Some practical considerations on implementing such a CDMA network are also addressed and further improvement is pointed out. It is shown that avionic optical fiber CDMA networks can find a use in real-time avionic sensor data distribution, data exchange, and computer interconnects     

基于光纤传感的襟翼操纵载荷试飞技术

为了研究民用飞机减速板打开引起的襟翼载荷增量,验证襟翼中小偏度下的严重操纵载荷准确性,避免成本高昂的特殊构型试验件研制和减少机上管线敷设空间限制等问题,针对某具体型号襟翼运动机构,建立了基于光纤传感的操纵载荷测量系统、测量系统校准方法,完成襟翼作动器操纵载荷和翼面总载荷的直接验证与确认。试飞实施结果表明,基于光纤传感的襟翼操纵载荷识别及测试技术在某型号减速板打开后襟翼操纵载荷试飞中的研究应用,为襟翼操纵载荷验证提供了一种有效的高精度、低成本试飞测试方法。     

基于后向喇曼散射分布式光纤测温系统温度解调方法研究

 讨论了喇曼和瑞利散射光的温度效应。通过具体的理论分析,指出反斯托克斯散射光比斯托克斯散射光的温度灵敏度高,是此类系统解调温度信息的首选对象。详细讨论了 2种解调方法。通过分析对比它们在系统温度灵敏度、相对温度灵敏度与波长关系上的差异,得到了一系列有意义的结论。针对实际测量过程中光纤损耗因素,利用最小二乘法给出了一种“校正”算法。系统实践证明,上述结论是正确、合理的,校正算法是简洁、有效的。