機載環(huán)境下光纖光柵溫度傳感技術研究.pdf

1、現(xiàn)代航空飛行器在一個國家軍事國防中發(fā)揮著重要作用，是一個國家綜合實力的重要體現(xiàn)。航空飛行器本身是一個非常復雜的體系結構，并且在飛行過程中，常常處于非常復雜多變的惡劣環(huán)境中，為了保證安全、可靠的飛行，對飛行器飛行狀態(tài)及各個結構部位進行有效快速監(jiān)測顯得尤為重要。 溫度是航空飛行器的一個重要參數(shù)。傳統(tǒng)的溫度測量元件如熱電偶、溫包、熱電阻等，在飛行器的發(fā)展過程中作出了重要貢獻，但是也表現(xiàn)出了各種各樣的不足。光纖光柵溫度傳感器與傳統(tǒng)的傳感

2、器相比具有體積小、質量輕、抗電磁干擾能力強、耐腐蝕、容易復用、能埋入工程結構等優(yōu)點，非常適合運用于飛行器結構健康監(jiān)測。 本論文首先簡單分析了光纖光柵傳感技術的基本原理，重點介紹了細不銹鋼管封裝和鎳管鍍金封裝兩種封裝形式的光纖光柵溫度傳感器。針對航天飛行器所處的惡劣飛行環(huán)境，本論文主要研究了光纖光柵溫度傳感器的低溫和高溫特性，對不同封裝類型的光纖光柵溫度傳感器的溫度特性進行了比較。在低溫實驗中，研究了裸光纖布拉格光柵、細不銹鋼管封

3、裝的光纖光柵溫度傳感器以及鍍金的光纖光柵溫度傳感器的低溫特性。裸光纖布拉格光柵和鍍金的光纖光柵溫度傳感器具有良好的重復性和線性度，而細不銹鋼管封裝的光纖光柵溫度傳感器當溫度低于—60℃時，其中心波長發(fā)生突變，并對產(chǎn)生突變的原因進行了分析。鍍金的光纖光柵溫度傳感器更適合應用于航空飛行器。在高溫實驗中，研究了通訊用標準單模摻鍺光纖、高摻鍺光纖以及高摻硼光纖分別制備成的三類光纖光柵的高溫特性。鍍金封裝后的三類光纖光柵比封裝前溫度靈敏度都有了較

4、大的提高；在一定的溫度變化范圍內，鍍金封裝后的三類光纖光柵有著良好的重復性和線性度，但溫度變化區(qū)間大時，呈現(xiàn)一定的非線性；三類光纖光柵當加熱到一定溫度以后，其光學特性消失，光纖光柵失效，不再具有波長選擇的作用，并且三類光纖光柵的失效溫度各不相同。文中對光纖光柵失效機理及產(chǎn)生非線性的原因進行了分析。 光纖光柵解調器的性能在很大程度上影響著整個測量檢測系統(tǒng)的性能，是光纖光柵傳感測量系統(tǒng)中的一項關鍵技術。本文采用基于F—P腔的解調方法