光纤传感在航天复材结构健康监测中的应用

介绍了波长、相位、偏振、强度这四类主要的光纤传感器及其工作原理,按测量范围分别概述了点测量、准分布式测量和分布式测量这三类光纤传感技术,阐述了基于光纤传感的航天复合材料结构健康监测技术的概念、功能和发展路线,综述了近30年来国内外光纤传感在航天复合材料结构健康监测中的应用现状,最后,指出了基于光纤传感的复合材料结构健康监测技术在国内航天领域中的发展趋势和方向。     

基于光纤传感的航天器结构健康状态监测研究

从航天器结构健康状态监测对先进传感技术的需求出发,论述了国内外基于光纤传感的航天器结构健康状态监测研究现状及发展趋势,尤其是对美国国家航空航天局(NASA)、欧洲航天局(ESA)的研究情况做了重点介绍,并总结了国内外光纤传感技术存在的差距。分析光纤传感关键技术,包括光纤光栅密集复用技术、基于光频域反射的解调技术、光纤传感设备轻小型化技术等,提出了光纤传感技术在航天器上的应用特点,以及应用中需要注意的问题,可为相关研究提供参考。     

超低温环境下光纤布里渊频移特性研究

针对高温差和超低温广泛存在的空间环境,了解航天器材料及结构的热应变稳定性对于保障航天环境模拟地面试验的可靠性具有重要意义。布里渊光时域分析（BOTDA）技术能够同时检测温度和应变,且具有高精度、长传感距离、抗电磁干扰及低成本等优势,但作为传感元件的光纤能否适应空间冷黑环境还未可知。文章首先利用BOTDA解调仪获取了2种典型标准单模光纤在超低温下的布里渊增益谱（BGS）,然后通过实验数据分析光纤的超低温性能,最终标定了2种光纤的温度和应变系数。结果表明,受试光纤在超低温下仍能形成洛伦兹形状的BGS,且实际频移量与低温对应的理论频移量一致,满足超低温空间环境下BOTDA传感器的测温范围要求。     

航天器智能结构与先进传感技术

为满足新一代航天器全生命周期参数测量和结构健康状态评估需求,智能结构成为近年来研究热点。基于国内外在航天器智能结构与先进传感技术领域的研究进展,提出构建一套航天器智能结构监测与健康评估系统。首先介绍系统组成,阐述工作原理,然后重点讨论适合在智能结构中应用的传感技术及其发展趋势,如光纤传感技术、微纳传感技术、柔性传感技术、分布式传感网络技术等。未来,智能结构监测与健康评估系统的应用将在保证高性能航天器安全性、可靠性、稳定性和生存力上起到至关重要的作用。     

空芯光纤光热干涉法用于痕量氨气传感研究

空芯光纤中传输光能以较高能量密度与气体分子发生长距离的相互作用,为光谱学气体传感和分析提供了高性能的平台。文章基于空芯光纤法布里–珀罗干涉结构和光热光谱方法,开展了痕量氨气传感技术研究。该技术通过探测空芯光纤中的传输光在待测气体光谱吸收热效应作用下产生的相位变化来进行气体传感。使用一段长度约4 cm的空芯光子带隙光纤作为气体传感探头,在近红外光通信波段实现了吸收系数3.3×10-7 cm-1的痕量氨气传感系统。该系统能对波长间隔39 pm的氨气吸收事件进行有效区分,对应1532.538 nm吸收峰可达到4.93 ppmv噪声等效探测极限。这种光纤光热干涉技术具有光谱学技术的一系列固有优势,在航空航天领域的泄漏探测和气体分析等方向具备工程应用潜力。     

光纤氢传感技术的研究现状及其应用前景

分析了光纤氢传感技术发展的现状和特点，比较了几种典型光纤氢传感器的结构和工作原理。指出了光纤氢传感技术是测量易爆环境下氢气浓度的有效方法，并对光纤氢传感技术的应用前景和有待解决的问题进行了讨论。     

分布式光纤测温系统及高速数据采集与处理

分布式光纤测温系统是一种用于实时测量空间温度场分布的光纤传感系统 ,在系统中 ,光纤本身既是传输媒体也是传感媒体。讨论了系统的工作原理、设计思想、系统构成、高速数据采集以及瞬态采样平均技术 ,该系统已应用于石油测井。     

低温环境光纤光栅反射光谱感应特性研究

为提升光纤光栅低温传感性能,对低温环境中光纤光栅反射光谱响应特性进行了研究。建立了低温模拟环境光纤光栅传感器反射光谱响应试验系统。分别对不同温度下自由状态有/无涂覆层、不同胶接状态的光纤光栅反射光谱低温响应特性进行了实验研究,分析了半波展宽、反射波峰幅值和偏移量等性能。结果表明:涂覆层与胶粘液属性均会不同程度影响光栅栅区受力的均匀性,造成波峰分裂或旁瓣等啁啾现象。基于光栅低温啁啾效应产生机理,研制了一种封装结构光纤光栅传感器,用聚合物对无涂覆层光纤光栅进行封装,基片为低热膨胀系数的合金材料,胶粘剂为高性能紫外胶。试验表明:该传感器有良好低温响应特性,反射光谱平滑,且基本无旁瓣。     

基于FPGA的高速FIR数字滤波器设计

分布式算法是一项重要的FPGA技术,广泛地应用在数字信号处理领域。文章介绍了分布式算法原理及其改进,设计了一种高速8阶FIR数字滤波器,并进行了仿真验证。最后,对FPGA资源利用和工作速度两方面做了比较和分析。     

基于光纤传感技术的着靶点测量系统设计

为检验武器系统的制导精度,必须对制导武器命中靶标的相对位置即脱靶量进行测量。针对靶船着靶点测量的需求,提出基于光纤传感技术的测量方案。在分析光纤传感器测量原理的基础上,通过光纤传感器网格、光源发射装置、信息采集、数据接收处理等分系统的设计,实现对靶船着靶点的高精度实时测量。通过对系统工程实现及关键技术问题的研究,表明该系统的技术可行性和工程可实现性,并可推广应用于其它靶标系统。     

空间光学遥感器系统偏振测试方法探讨

随着光学遥感器的不断发展,对光学遥感器的性能要求也不断提高。遥感器系统偏振特性也逐渐为人们所重视。特别是对辐射灵敏度要求较高的光学遥感器。文章首先分析了光学遥感器偏振特性的表述及与遥感器系统辐射灵敏度的关系。讨论了系统偏振影响的因素和系统偏振补偿设计的几种考虑。最后提出了遥感器系统偏振灵敏度测试方法和应用实例。     

我国卫星光学遥感技术的成就与新世纪展望

介绍我国已发射的光学型对地观测卫星和研制成功的航天光学遥感器 ,展示中国在卫星遥感领域取得的成就 ,并展望新世纪卫星光学遥感技术的发展     

中国空间站光学遥感载荷的发展研究

光学遥感载荷的空间站平台相比卫星平台具有很大的优势,吸引了包括俄罗斯、美国和欧空局在内的国际空间站成员国争相进行空间站光学遥感载荷的新技术实验验证和对地观测研究。文章介绍了国际空间站光学遥感载荷的观测方式和特点,结合国际空间站光学遥感载荷的应用情况,从新技术实验验证和对地观测两个方面分析了中国空间站光学遥感载荷发展应该注意的问题,为中国空间站光学遥感载荷的发展提出了几点建议。     

中国航天光学遥感技术成就与展望

文章介绍了中国已发射的航天光学遥感卫星及研制成功的航天光学遥感器,展示了中国在航天光学遥感领域取得的巨大成就,并对航天光学遥感系列卫星技术的后续发展进行了展望.     

步进电机在海洋一号卫星上COCTS中的应用

水色水温扫描仪(COCTS)是中国海洋一号卫星上主要的遥感器之一,其步进电机子系统以一种全新的在轨扫描方式成功实现了星载成像遥感,这在国内外尚属首次。为此,对COCTS采用的独特光学成像系统中的步进电机和相关技术作出重点阐述。
     

动量轮微振动扰振频谱对三反同轴相机的影响

随着遥感卫星分辨率的不断提高,动量轮扰振对遥感成像的影响逐渐成为卫星总体设计时需要关注的问题。目前对动量轮微振动的研究多侧重于时域分析,经常把卫星平台和载荷分立开来单独研究。鉴于平台和相机之间具有耦合作用,分立研究会带来较大误差。动量轮的输出响应并不是一个单一频率的时域信号,不同频谱对相机的影响不同,频谱分析往往更能反映问题。文章联合卫星平台和相机进行整星建模,分析了微振动扰振从动量轮处传递到相机光学元件的频谱特征,得到动量轮扰振不同频谱对相机造成的具体影响。分析结果显示,低于相机基频的动量轮扰振频谱造成相机光轴晃动,相机特征频率区间的扰振频谱不仅会放大光轴晃动,还会造成相机内部的光学元件光轴不一致。最后文章定量计算比较了这两种影响带来的MTF下降。     

20世纪中国的航天返回与遥感

介绍了中国在20世纪发射的返回式航天器和光学型对地观测类卫星、研制成功的航天光学遥感器和建成的卫星对地观测信息应用系统 ,展示了中国在航天返回与遥感领域取得的进展     

星载激光雷达高精高稳探测卫星系统保证技术

激光雷达探测精度高,具备全天时工作和垂直探测能力,在大气环境天基遥感领域应用广泛。基于CO_2柱线浓度激光遥感探测原理,分析了积分路径差分吸收星载激光雷达测量系统的激光波长、能量精度和稳定性及光轴指向精度等关键指标要求和功能模块配置,重点开展了星载激光雷达光机头部稳定安装、良好机热环境保障及星敏载荷一体化布局等整星层面系统设计保证,仿真结果初步表明设计方案可行。同时,提出了激光雷达波长、能量精度及稳定性实时监测、卫星对地光轴指向高精度测定和星地载荷光轴指向测量误差标定的地面试验验证要求,以确保系统设计的有效性,为激光雷达遥感卫星的研制提供了技术参考。     

Erdbeobachtende missionen—Anforderungen und konzepte

(Earth Observation Missions—Requirements and Concepts)—Ten years ago, on 23 July 1972. NASA launched the first satellite specifically designed for Earth observation. With Landsat 1 the importance and attractiveness of remote sensing from space increased worldwide.The paper presents in an overview former remote sensing missions with their applications and the system elements required for gathering Earth observation information. Main elements are the sensors (optical, microwave, and other instruments), the platforms (satellites, space stations, aircraft and Earth based stations) and their orbits.It is shown how these elements are interrelated and which constraints must be considered for planning an Earth observation mission. The feasibility, the amount of hard- and software, the costs, and the performance of a system are decisive for the realization of a satellite concept.Examples for different concepts investigated to date at Dornier System are given; included is the first ESA Remote Sensing Satellite ERS-1, which is now under definition at Dornier System, the main contractor of ESA.