新型精密狭缝的设计

介绍了一种基于弹性铰链的精密狭缝的设计，加工工艺要求和性能测试结果。根据实际需要，狭缝可以采用水冷结构。     

一种用计量光栅实现 2nm测量分辨率的新方法

提出一种利用正切函数在零点附近的小范围内线性度非常好的特点,对计量光栅技术中计算机正切细分法进行扩展,在信号处理电路中设计出一个量程比较小的精测档,以获得更高的纳米级的测量分辨率的新方法,并进行了详细充分的实验验证.     

大量程纳米分辨率超精密测径仪

提出了一种新型可以测量孔和轴直径的超精密测量仪，该超精密测径仪主要由炫耀光栅和气浮导轨及红宝石探头组成，采用接触式绝对测量方法。介绍了环境温度的控制和减小环境振动的手段，以保证测量的精度和重复性。这种新型测径系统分辨率可以达到1nm,量程范围可达 0～100mm。     

高精密角度分度测量控制系统的研究

研制并开发了用于角度标定的高精密角度分度装置及其测量控制系统,装置采用永磁直流力矩电机驱动精密轴系主轴的运转来带动分度盘的转动,以圆光栅测量系统检测主轴的转动角度,为了实现角度的零误差分度定位控制,转动角度的分度控制采用了闭环自动控制系统。研究分析了圆光栅测量信号处理中信号细分形成的系统非线性误差对装置分度精度的影响,建立了误差修正模型,通过误差补偿,系统在±5°的角度测量范围内分度控制精度达到±0.2″。     

加入增益介质的F-P干涉仪和衍射光栅光谱仪的光谱特性对比

对加入增益介质的F—P干涉仪的光谱特性与衍射光栅光谱仪的光谱特性作了定量对比。结果表明，加入增益介质的F—P干涉仪的光谱特性要明显优于衍射光栅光谱仪的光谱特性。这为光谱精细结构分析提供了更为理想的选择。     

压电-光纤综合结构健康监测系统的研究及验证

以某型无人机机翼盒段试验件为对象,进行了压电-光纤综合结构健康监测系统的研究。自主研发了国内首台集成压电多通道扫查系统,可实现多达552个激励 传感通道的损伤自动扫查,并同光纤光栅解调系统组合,自行开发了集成健康监测系统软件,构成了压电-光纤综合结构健康监测系统。基于该系统进行了大型碳纤维复合材料盒段试验件弯扭强度实验过程中的结构健康监测功能验证研究,监测结构尺寸达4000 m×1200 m×0.265 m,监测对象包括结构的应变场分布及抽钉失效。系统监测了全盒段上下壁板共34点的应变场分布情况,应变场监测准确;监测系统不仅对结构抽钉的缺失实现了准确监测,而且可以分辨所实验结构的4种抽钉缺失程度。     

微米光栅加速度计力反馈系统设计

针对高分辨率微米光栅加速度计中存在的输出非线性和动态范围小的问题,提出了一种基于静电驱动的静电力反馈方法.该方法一方面将质量块位移锁定在最佳工作点,提高加速度计的线性度;同时利用静电力反馈实现微米光栅加速度计的力反馈控制,提高它的动态范围.给出了微米光栅加速度计的力反馈检测原理,建立了静电力反馈控制模型和基于力反馈的微米光栅加速度计系统的数学模型,在此基础上优化了PI控制单元,搭建了微米光栅加速度计力反馈系统,实现了力反馈控制.实验结果显示:当质量块位移锁定在最佳工作点处时,微米光栅加速度计的量程比未加力反馈时增大了33.4倍,非线性度抑制了6.4倍.     

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。     

基于光纤传感器的SRM界面黏接应力监测

界面黏接应力是SRM(固体火箭发动机)药柱结构完整性重要方面,也是健康监测的重要参数。为实现对黏接应力实时在线监测,设计了一种聚合物封装的FBG(光纤布拉格光栅)传感器,将其埋入HTPB(hydroxyl-terminated polybutadiene)推进剂/衬层界面黏接试件中。通过对试件在受到拉应力作用下FBG传感器反射光谱的模拟和应力响应测试试验研究了FBG传感器对应力响应规律。结果表明:FBG传感器中心波长随着试件的拉应力增大而减小,线性度较好,且传感器具有较高的灵敏度和稳定性。试件黏接性能测试试验中,FBG传感器性能保持完好,黏接试件强度满足技术指标,验证了传感器封装和埋入方式的可行性。      

基于光纤光栅与BP神经网络的孔边裂纹监测研究

含孔金属结构的孔边裂纹监测对于保障飞行安全,增强飞机结构可靠性具有重要意义。为实现对孔边裂纹扩展的监测,进行含有孔边角裂纹的含孔铝合金板疲劳加载试验,得到含孔铝合金板试验件的a-N 曲线以及孔边裂纹扩展过程中光纤光栅应变传感器中心波长偏移量;利用包络分析法、BP 神经网络等损伤识别算法对试验数据进行处理与分析;建立能够以光纤光栅应变传感器中心波长偏移量识别孔边裂纹扩展的监测模型,并通过试验对监测模型进行验证。结果表明：此监测模型可有效识别出孔边角裂纹的扩展与穿透,对孔边角裂纹扩展长度监测的准确度达到了97.2%,未来可应用于全机地面疲劳试验、飞机结构健康监测等多种场景。