反射式动栅光纤传感器及应用

提出一种新型的光纤传感器——反射式动栅光纤传感器。这种传感器是采用光纤作为传光元件,而敏感元件是一对等节距光栅,其中一块为定栅,一块为动栅,当两光栅位置发生变化时,其光通量随之变化,再经光电转换系统转换信号后以电信号输出的传感系统。该传感器结构简单,使用方便,可用于测量位移、应变及其它物理量,尤其是在高温测量、连续变化量测量及实时监测等方面,更显示其优越性。文中给出了这种传感器的理论分析,并以测位移为例,给出了实测结果。实验结果表明,理论分析与实验结果相一致,并具有一定的测试灵敏度     

一种基于绝对式角编码器的风标式迎角侧滑角传感器的设计与实现

设计了一种风标式迎角侧滑角传感器,以满足模型飞行试验中大迎角飞行状态下迎角侧滑角的测量需求.首先对比分析了压差比式传感器与风标式传感器的优缺点,并结合试验需求,选取风标式传感器为设计目标.采用新型绝对式角编码器来测量角度,增加了测量范围、提高了测量精度并能满足恶劣环境条件下的测量需求.采用自平衡式风标,省去了配重,减小了机身气流的影响.风标式传感器由风标机械结构和测量系统组成.通过风洞试验及飞行试验验证,该风标式传感器的迎角测量范围能够达到土90°,并具有结构简单、测量范围大和测量精度高等优点.     

改性C/C材料梁结构四点弯高温应变光纤传感测量

本文根据梁结构四点弯模型挠度与应变的关系特点,采用自主研制的光纤高温应变复合传感器,在改性C/C材料结构表面用高温无机胶粘贴布设传感器,放入高温挠度试验机进行常温至800℃条件下的四点弯加载试验,获得不同挠度下光纤复合传感器所测的应变数据,并与按四点弯模型计算的参考应变作对比,相对误差1-范数平均值在10%以内。通过有限元进行四点弯模型仿真计算,获得不同挠度下试验件上的应变仿真数据和光纤复合传感器测量的应变仿真数据,二者相对误差为7.56%。高温挠度试验和有限元仿真结果均证明,在测量梁的弯曲应变时,光纤高温应变复合传感器测量结果大于挠度对应的梁的实际应变值,相对误差在10%以内。     

电阻点焊电极位移监测系统的研究

采用可进行动态测量的ＬＳ型封闭式光栅位移传感器与微机测量单元，套电阻点焊电极位移系统。在不同焊接规范和焊接条件下所进行的电极位移特性测试结果表明，该系统方便、可靠地测取点焊过程电极位移，具有精度高、速度快等特点，适用于实际生产中点焊过程的质量控制。     

基于光纤光栅传感技术的机翼形变测量方法研究与分析

飞机机翼是飞机的重要部件之一,根据其结构受力特点,将翼梁简化为悬臂梁结构,利用光纤光栅传感器搭建测试系统,从静态测试与动态测试两个方面进行实时监测其结构形状变化,并将测试结果分别与全站仪测试、高清摄像机测试结果进行比对,两次试验证明,光栅传感器测量结构形变相应速度快,正确率较高,利用光纤光栅传感器测量机翼形变方法可行。     

结构静力试验位移测量误差分析

本文用正交试验设计和方差分析的方法,对结构静力试验位移测量系统进行了误差分析。针对北京强度与环境研究所静力试验大厅(40~#厂房)中位移测量系统的构成和实践经验,选取五因素三水平并考虑交互作用的试验方案。得到了不同量程下位移测量系统的总误差,找出了影响误差的主要因素。同时,对试验分析和理论分析进行了比较。最后,对减小测量误差提出具体建议。     

自动调压补偿法抑制传感器的非线性误差

本文论述一种抑制传感器非线性误差的技术—自动调压补偿法,提出了采用这种方法实现传感器线性化的设计条件。作者对LVDT-10型差动变压器式位移传感器非线性超差的产品进行了试验,结果使该传感器的测量精度由原来的4％提高到0.3％。自动调压补偿法的优点是:电路简单,调整方便,性能稳定,工作可靠。     

基于接触式压脚的机器人制孔垂直度优化研究

针对传统非接触式法向校正技术在弱刚性薄壁上的不足,在接触式压脚结构的基础上对传统法向校正方案进行了研究,提出一种仅适用于接触式压脚结构的两点校正算法,同时设计了一套基于激光跟踪仪的法向测量系统标定方法。针对弱刚性薄壁受到压脚单向压紧力产生回退对制孔位置精度的影响,提出一种工具中心点（Tool center point, TCP）变位补偿技术,该技术利用激光位移传感器监测壁板回退量,在法向校正前动态调整TCP位置,实现对壁板回退量的实时补偿。搭建试验平台并通过制孔试验验证了接触式法向校正技术与TCP变位补偿技术可有效保证孔的垂直度与孔位精度,实现孔垂直度误差小于0.25°,孔位偏差小于0.4 mm。     

基于光纤光栅的编织复合材料多点热应变监测

为研究三维编织复合材料的热特性，本文利用编入编织复合材料结构的光纤Bragg光栅传感器来测量其内部多点热应变。为消除光栅自身温度受温度的影响，本文提出了用另一个自由状态光纤Bragg光栅对其进行温度补偿的方法。通过实验获得了编织复合材料的热应变与温度关系曲线。实验结果表明，碳纤维／环氧树脂三维编织复合材料结构的编织角较小时，在编织方向上的热膨胀率为负。     

光纤光栅传感器与机械结构预处理胶接方法

结构应力应变高精度测量对于实现直升机动静态强度监测与评估具有至关重要的意义。由于光纤光栅传感器具有柔韧性好、芯径细、抗电磁干扰能力强以及便于实现分布式监测等显著优点,使得其在航空航天器结构强度监测领域受到广泛重视。为提升直升机应变监测精度与灵敏度,本文研究了光纤光栅传感器应变感知原理和精度影响因素,构建了基于光纤光栅传感器的板结构应变监测系统。在此基础上,提出剥离光栅栅区涂覆层、施加预应力及其双层胶接等预处理集成方法,实现对板结构光纤光栅传感器应变测量精度的有效提升。     

基于非接触式光学的复合齿轮轴同轴度测量系统研究（英文）

针对传统接触测量方法的低效率、高成本、低精度的弊端,提出了基于激光位移传感器的非接触式光学测量方法。根据同轴误差评价标准的有关规定和复合齿轮轴的结构特点,设计构建了一套配套软件系统和硬件测试平台。本文使用距离差阈值法和规模阈值法来消除异常数据。选择最小二乘法拟合圆心,并采用最小包容圆柱轴线作为复合齿轮轴同轴度评定的基准轴线。多截面测量试验表明,极差为0.065 mm,试验平均同轴误差为?0.476 mm。     

Lau效应的扩展及其在位移测量中的应用

本文研究在扩展光照明下双光栅的相互作用，将光栅间的相互作用作为光栅对光栅的成像过程，基于非相干成像理论导出了成像条件，分析了成像特性。这种光栅成像可作为是对Ｌａｕ效应的进一步扩展。本文进而研究了这种原理在位移测量中的应用，导出基于这种光栅成像原理的光栅位移传感器的莫尔条纹方程，并对位移传感器进行了实验。结果表明，这种光栅位移传感器具有结构简单，无需采用准直光源照明，并且能在大光栅间隙下工作的特点。     

水洞动态测力和流动显示一体化实验技术

研制能够用于低速水流中的三分量内式测力天平,结合氢气泡(或染色液)方法,在水洞(槽)中实现测力和流动显示实验同步进行的动态实验系统,克服了通常测力和流动显示分别在风洞和水洞中进行,实验条件不同给结果分析带来的困难。天平采用高精度位移传感器,避开传统的应变片技术应用于水中所遇到的技术困难。简易飞行器模型的静态和等速俯仰实验结果表明了测量系统的可靠性。     

基于自适应滤波的主动磁悬浮轴承位移传感器故障识别

针对采用差动式位移传感器的主动磁悬浮轴承系统,从理论上分析了控制器输出信号与转子干扰力及传 感器故障信号之间的关系和自适应滤波器的工作原理,并在此基础提出了基于自适应滤波的传感器故障识别方 法.该方法以两路位移信号的差值为参考信号对控制器的输出信号进行滤波,从而得到控制器输出信号和两路 位移信号的差值之间的相关系数,根据该相关系数的极性即可准确地判断出故障传感器.还采用Matlab对该方 法进行了仿真研究,并在一个主动磁悬浮轴承试验台上进行了试验研究,研究结果表明:该方法可以同时识别传 感器的直流故障争交流故障;转子在静态悬浮和高速旋转时,该方法均可以准确地检测到传感器故障并识别出 故障传感器.     

云纹干涉法测定高温材料弹性模量及泊松比的研究

分析了激光云纹干涉测量高温材料弹性模量和泊松比的可行性,当测量区域的尺寸大小相同时,云纹干涉法的测量灵敏度高于双表式引伸计的测量灵敏度。本文的试验采用国产铝基碳化硅材料,复制了硅橡胶正交栅,在３５０℃及其以下的温度环境中试验结果较理想。     

用力传感器测量位移和加速度的方法

指出用常规方法测量位移和加速度的局限性。依据力传感器良好的频响特性,并借助ＦＦＴ技术,提出一种用力传感器测量位移和加速度的新方法。该方法实现简便,能在较宽的频率范围内测量位移和加速度,尤其能较精确地测量大位移和低频加速度,还能校准加速度传感器低频段特性。实验证明,该方法是行之有效的。     

风洞无线智能传感器网络及无线测量技术研究

风洞试验现场,特别是大型连续式风洞试验现场的电磁环境非常恶劣,而风洞实验中的测量信号又是毫伏级的微弱信号,采用传统测量方式难以克服恶劣的电磁环境对测量系统的干扰.对于运动物体或无法布线的试验环境进行参数测量时,传统测量方式完全不起作用.针对上述问题,笔者对风洞无线智能传感器网络和无线测量技术进行了研究,采用ZIGBEE技术实现了风洞无线智能传感器网络和基于该网络的无线测量模块.极大地增强了测量系统的抗干扰能力,提高了风洞试验的精细化程度,降低了测量系统的经济成本.     

直接反转完全可逆式组合叶栅的实验研究

针对矿井、隧道等行业对风机反风性能的要求,提出了一种动叶直接反转完全可逆式组合叶栅设计的新方案。该方案具有结构简单、正反向性能完全相同、便于采用现有成熟叶型等特点。通过平面叶栅试验确定了重叠度、栅距比等组合叶栅最佳组合参数,此外,试验结果表明在相同雷诺数下,组合叶栅的正反向最大升力系数C_(L max)和失速攻角α_(L max)较现有双对称叶型均有大幅度提高,显示出较好的应用前景。     

低速风洞大攻角张线式支撑系统

介绍了用于ＣＡＲＤＣ－Φ３．２ｍ亚声速风洞的大攻角张线式支撑系统的组成,试验装置的结构及其特点,给出了模型考核试验和支架干扰试验的主要结果,并进行了简要的讨论。试验表明：本支撑系统具有可试验的攻角和侧滑角范围大,支撑干扰小,控制和测量精度高,支撑刚度好等特点。     

六维力传感器静态标定及解耦研究

设计了一种八梁结构轮辐式六维力传感器的静态标定试验台,并从传感器的静态耦合特性和解耦算法两方面进行了研究。给出了详细的标定过程,获取了试验数据样本。基于试验样本构造了标定矩阵。结果表明:该传感器在结构上具有良好的自解耦特性,通过解耦算法对传感器输出进行解耦后,传感器的耦合误差基本被消除,满程测量精度能达到2.6%,为该种六维力传感器的实用及其产业化奠定了基础。