光导纤维动态压力传感器

本文介绍一种新颖的光导纤维动态压力传感器。该传感器利用发送光纤束将光源的光传播到压力膜片,膜片内表面的反射光被接收光纤束收集并传播到光敏二极管。反射光强度与膜片的形状和膜片与光纤束端面之间的距离有关。在一定的压力围内,传感器输出信号与压力成正比关系。 本文除介绍传感器的工作原理和设计外,还具体介绍了补偿传感器噪声和漂移的新方法。 最后,介绍传感器的动态性能及其在航空发动机压力测试中的应用。     

用PVF2压电薄膜传感器测量圆柱体表面动态压力

用一种 PVF_2压电薄膜传感器,在低速开口风洞中测量了直径为208毫米圆柱体表面的动态压力。测量表明,圆柱体人面动态压力变化频率与圆柱体尾流中卡门涡街的涡分离频率是一致的。同时由传感器的输出信号分析说明了边界层的分离特性。     

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     

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。     

碳基复合材料结构800℃光纤高温应变测量

本文采用自主研制的光纤高温应变复合传感器对碳基复合材料结构样件在常温～810℃范围内的高温应变测试特性进行了研究。在马弗炉内对两件碳基复合材料结构试件分别进行三次常温～810℃重复加热实验,高温应变热输出测试结果具有很好的重复性。在万能试验机上,在800℃高温环境下对碳基复合材料结构试件进行了拉伸实验,光纤高温应变复合传感器的测量值与高温引伸计的测量值具有较好的一致性。与此同时,在本文实验结果中,光纤高温复合传感器测试结果的跟随性、平滑性要优于高温引伸计的测试结果。     

光纤法布里-珀罗高温应变传感器技术进展

本文对法布里-珀罗高温应变传感器技术的发展进行了整理和总结。基于石英光纤的法布里-珀罗高温应变传感器能够应用于1000℃以下的环境,采用本征型和非本征型F-P传感器均能够对应变进行测量。对于1000℃以上的环境,以蓝宝石光纤为基础制作的传感器取得了较好的测温效果,但对应变的测试没有报道。基于蓝宝石光纤的F-P腔高温应变测试将会是未来的发展方向之一。     

国外光导纤维传感器及测量仪器发展状况

概述光导纤维(简称光纤)线路在光通讯方面的应用近几年有很大发展,已接近实用。因为光纤抗腐蚀、坚固结实、不受电、磁干扰及绝缘的影响、本身安全、有巨大的信息容量,所以在大容量信号传输中有广泛用途。尤其是作低损耗、高带通数据通讯的通道,直径小、重量轻、成本低,比同轴电缆优越得多。随着低损耗光纤的出现,光纤不仅可作光传播的波导,而且本身也可以作成传感器。它是通过光纤把输入变量转换成调制的光信号,而不象以前的传感器把输入变量转换为电信号。最基本的光纤传感器为两种型式:被测参量引起纤维本身传输特性变化,即改变纤维环境如应变,压力、温度等,能够改变纤维中光传播的相位和光强。因此,如能测量出通过光纤的光相位变化,     

光导纤维耦合压力传感器

光导纤维耦合压力传感器已研制成功,可用来测量激光谐振腔中快速放电引起的瞬态压力。本文详细介绍了传感器设计,给出它在激波管和直接放电环境下的性能。     

非定常压力测量中信号失真的管传递函数修正方法

使用外置压力传感器测量非定常压力会造成非定常测量信号失真. 这是由连接外置传感器和测点之间的管道传压系统引成的. 阐述了一种修正这种非定常信号失真的方法.从而使得运用外置传感器测量非定常压力成为可能.这种技术使用已知的管传递函数在频域中修正非定常测量信号的失真. 同时修正失真信号振幅的变化和相位角的偏移.给出了这种修正技术的运用实例:在叶轮机颤振试验中测量叶片表面非定常压力和在非定常旋涡脱落试验中测量尾迹.     

基于内窥火焰传感器技术的超声速燃烧感知实验研究

高动态频响传感器及作动机构是高性能控制系统FADEC的关键技术之一。开发了一种基于被动火焰自发光谱的内窥式光纤火焰传感器进行光学诊断,初步验证了光纤火焰传感器数据的燃烧过程感知价值。基于中国科学院力学研究所的直连式超声速燃烧实验台,模拟了来流总温1475 K、总压1.68 MPa、马赫数5.6的发动机工作状态。在不同当量比和动量通量比条件下,使用新开发的内窥式光纤火焰传感器,测量了以CH*表征的燃烧释热率和以C₂*/CH*表征的局部当量比。结果表明:内窥式光纤传感器可感知燃烧室释热率的时空演变特性;内窥式光纤传感器可感知频域燃烧振荡特性,实验表明燃烧过程可能存在展向的热声振荡现象;内窥式光纤传感器C₂*/CH*光信号可感知局部当量比的时空演变特性,结合CH*光信号可应用于混合场与燃烧场关联性的研究;局部火焰质心位置的统计特征表征了剪切层稳焰模式和射流尾迹稳焰模式。     

基于3×3耦合器的可判向光纤干涉型传感器研究

３×３光纤耦合器是实现干涉型光纤传感器信号银调的一个很有前途的发展方向,具有灵敏度高,易于判向,测量范围大,便于全光纤第一系列优点,本文首先发析了３×３光纤耦合器的输入输出特性,在此基础上,建立了基于３×３耦合器的马赫－泽德干涉型光纤传感器系统,阐述了传感器的工作机理,指出了传感器信号的处理方法,在测量应变实验系统的基础上,详细地介绍了系统的构成方法,大量的实验表明,该实验系统工作稳定,性能良好。     

应用“发光机翼”进行风洞测量

德国航空航天研究院（DLR）和俄罗斯及意大利的合作机构共同研制成功一种叫做“压敏漆”（PSP）—系统的测气动压力的测量方法。这个新方法的研制成功表明了在风洞流动试验方面取得了显著的进展。将来空气动力学家应用它可以无接触地和片式地对风洞模型上的压力分布进行测量。进行这种测量要靠一种感光的“传感器—色层”来实现。目前德国航空航天研究院流体力学所在哥廷根跨声速风洞中对不伦瑞克研究中心研制成的一个飞机模型进行了这种测量新技术的试验。在不用昂贵的压力孔情况下测量了压力分布和涡结构，其精度是迄今世界上唯一的。…     

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。     

耐高温动态压力传感器与实验分析研究

采用微机械电子系统（Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS）和硅隔离（Silicon on Insulator,SOI）技术制作出了量程为25MPa的倒杯式耐高温压阻力敏芯片,敏感电阻条与硅基底之间采用二氧化硅隔离,解决了在大于120℃高温下力敏芯片工作稳定性和可靠性的难题。设计了齐平式机械封装结构,避免了管腔效应影响,提高了传感器的动态响应频率。对研制出的耐高温动态压力传感器进行了静态性能和动态性能的标定实验,静态实验温度为250℃,得到了传感器基本性能参数,分析了传感器的不确定度,得出该传感器的基本误差为±0.114%FS（Full Scale,全量程）,不确定度为0.01794mV,计算得到了传感器的热零点漂移和热灵敏度漂移指标,由动态性能实验得到传感器的响应频率为555.6kHz,实验表明所研制的MEMS压力传感器在高温下具有良好的精度和固有频率。     

采用长细管法进行脉动压力转捩探测的实验研究

为了简便地使用测量模型表面脉动压力特征的方法探测边界层转捩位置,需要研究脉动压力传感器接在传统测压模型外的适用性,即通过长细管将模型表面的脉动压力信号传递到脉动压力传感器上的方式是否可得到转捩的特征信号。首先采用信号发生器驱动扬声器,在无风条件下,测量了长细管对不同频率声压信号的传递损失情况。证明了所采用的长细管系统具有合适的工作频带。然后在西北工业大学NF-3低速风洞二元实验段、实验风速为30m/s的条件下,对弦长为800mm、展长为1.6m的翼型模型沿弦向进行了脉动压力信号测量,并通过改进的数据处理技术判断了模型表面的转捩位置。研究结果表明,采用长细管系统进行脉动压力方法转捩探测具有一定应用价值,值得进一步深入研究。     

炮风洞中进行高温喷流底部热流、压力测量试验

本文介绍了在北京空气动力研究所炮风洞 M 数为6、7、8的气流中进行具有高温喷流的模型底部热流和压力测量试验的有关试验技术。试验结果表明底部对流热流和压力测量值随外流 M 数增大而减小,他们都大于无外流时的测值。辐射热流不受外流影响。     

基于双树复小波变换的风力叶片监测研究（英文）

对风力发电系统而言,结构服役期间的健康监测非常重要。由于布拉格光纤光栅(Fiber Bragg grating,FBG)传感器的中心波长随应变或温度呈线性变化,因此FBG传感器广泛应用于结构测试。本文提出了基于FBG传感器的风力叶片监测方法,并通过实验验证该方法。沿着叶片长度方向粘贴5个FBG传感器进行应变测量。由于环境及测试噪声会掩盖结构真实信号,文中采用双树复小波变换(Dual-tree complex wavelet transform,DT-CWT)方法,进行数据处理,滤去噪声信号。实验验证结果表明,当其中一根叶片出现损坏时,测量应变出现明显波动,给定工作条件下,旋转周期为1 s,而结构完好时的周期为0.3 s。因此,利用布拉格光纤光栅传感系统进行应变测量,可以预测风力叶片系统的损坏。进一步研究表明,可以通过监测其中一根叶片,从而对整个风力发电系统进行故障预测。     

能消除力偏心影响的光纤测力传感器

本文介绍了一种光纤测力传感器。利用两根多模光纤束传输光信号,采用一种特殊的结构形式,能够有效地消除力偏心对传感器输出的影响。另外,还介绍了温度补偿电路,包括光源驱动也路及光信号接收电路。     

动压测量装置的研究与实践—夹持式压力传感器

本文系统地阐述了用于高压油路动压测量的夹持式压力传感器的实现方法,并通过实践证明了这种方法的可行性。文中还给出了该装置用于检测柴油机高压油路压力信号的压力波形。     

管道效应对进气道试验湍流度测量的影响研究

进气道风洞试验中,湍流度由动态压力计算得到,动态压力的测量是否精确与动态压力传感器前方导压通道的管道效应相关。基于管道内流体动力学耗散模型,研究了导压通道对动态压力和湍流度的影响,并通过进气道风洞试验进行了验证。研究结果表明:进气道风洞试验中导压通道的管道效应对湍流度的影响较明显,管道效应会放大动态压力的脉动幅值,导致测量湍流度大于真实湍流度。为了减小管道效应对湍流度的影响,进气道试验中应避免使用导压的方式进行动态压力的测量。如果不可避免地存在导压通道时,在导压通道长度大于5 mm时,须考虑管道效应对湍流度测量的影响,并进行相应的修正。