【摘要】：傳感器是監(jiān)測(cè)飛控系統(tǒng)狀態(tài)參量和控制飛機(jī)穩(wěn)定飛行的關(guān)鍵,在保障飛機(jī)安全性能和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。相比于傳統(tǒng)電傳感器,光纖光柵傳感器(FBGs)具有比熱容小、抗電磁干擾,對(duì)被測(cè)量干擾小等優(yōu)點(diǎn),是近年來(lái)飛行控制傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文立足于基于FBG的機(jī)載傳感器及其關(guān)鍵技術(shù)研究。針對(duì)機(jī)載傳感測(cè)試對(duì)重量輕、體積小和功耗低的光纖傳感系統(tǒng)的迫切需要,通過(guò)對(duì)超短光纖光柵(Ultra-Short FBG,超短FBG)光譜特性、溫度應(yīng)變傳感特性、光柵的刻寫技術(shù)、傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和封裝測(cè)試技術(shù)的研究實(shí)現(xiàn)了位移和振動(dòng)加速度光纖傳感器的研制。設(shè)計(jì)了適用于機(jī)載環(huán)境的低功耗光纖傳感解調(diào)系統(tǒng)。為高性能機(jī)載傳感技術(shù)提供新理論、新方法和新技術(shù)支撐。主要研究?jī)?nèi)容有:1.高反射率超短FBG的刻寫技術(shù):根據(jù)傳輸矩陣?yán)碚?通過(guò)數(shù)值仿真,分析了超短FBG的反射光譜特性。通過(guò)載氫增敏和優(yōu)化紫外曝光功率等技術(shù)寫制了柵區(qū)長(zhǎng)度小于1mm,邊緣線性區(qū)大于1.5nm,反射率大于50%的超短FBG并通過(guò)衍射狹縫引入Sinc~2函數(shù)實(shí)現(xiàn)了超短FBG的切趾。利用電弧等離子體對(duì)柵區(qū)激勵(lì)掃描,實(shí)現(xiàn)了對(duì)紫外光刻寫FBG的快速退火,具有涂覆層無(wú)損傷的優(yōu)點(diǎn)。2.高速超短FBG解調(diào)原理及方法:根據(jù)超短FBG反射光譜特性,結(jié)合穩(wěn)頻激光器輸出功率、中心波長(zhǎng)穩(wěn)定的特性,提出了一種用于超短FBG傳感解調(diào)的方法。詳細(xì)介紹了該解調(diào)方法的解調(diào)原理并設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)論證了該方法的可行性與可靠性。同時(shí),為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)解調(diào)系統(tǒng)的小型化與輕量化,設(shè)計(jì)了基于光電二極管的光電檢測(cè)電路和基于NI采集卡的信號(hào)采集系統(tǒng)。3.FBG位移和加速度傳感器的設(shè)計(jì)及特性研究:設(shè)計(jì)并優(yōu)化了FBG位移、加速度傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu),利用有限元分析軟件Comsol對(duì)加速度傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析,得到了傳感器的諧振頻率和頻響特性,確定了傳感器的尺寸大小。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),利用超短FBG的傳感解調(diào)方法,完成了位移、加速度傳感器的標(biāo)定工作及相關(guān)特性測(cè)試。
【圖文】：

飛行器結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的先進(jìn)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

圖 1.2 基于 FBG 的復(fù)合材料加筋板應(yīng)變量測(cè)量015 年，日本創(chuàng)價(jià)大學(xué) Michiko N 采用長(zhǎng)尺寸，全同（中心波長(zhǎng)相同）Fm鋁棒結(jié)構(gòu)和5.5m直升機(jī)葉片模型自由振動(dòng)的自然頻率以及靜態(tài)測(cè)試中性[12]。同年，韓國(guó) KAIST 學(xué)者 Jin-Hyuk K 將 FBG 傳感器陣列埋入到
【學(xué)位授予單位】：北京信息科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V241;TP212

【參考文獻(xiàn)】

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1 瞿榮輝;蔡海文;;高穩(wěn)定度窄線寬激光器的研究[J];紅外與激光工程;2009年06期

2 張錦龍;余重秀;王葵如;李成;;雙三角形結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓力和溫度雙參量傳感器[J];光子學(xué)報(bào);2009年04期

3 阮揚(yáng);;用于機(jī)載環(huán)境的光纖光柵壓力傳感器的研究[J];中國(guó)水運(yùn)(下半月);2008年05期

4 李劍芝;姜德生;;載氫與光纖布喇格光柵[J];材料研究學(xué)報(bào);2006年05期

5 戴鋒,黃國(guó)君;一種布拉格光纖光柵加速度傳感器[J];激光雜志;2005年01期

6 周長(zhǎng)尊,陳陽(yáng),Peter Kung1;布拉格光纖光柵熱穩(wěn)定性研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2003年04期

7 李志全,陳慧卿,吳飛;分布式光纖Bragg光柵振動(dòng)加速度測(cè)量及其系統(tǒng)的研究[J];儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量;2002年06期

8 胡朝江,仝崇樓,陳士櫓;戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)敏捷性管理系統(tǒng)研究[J];飛行力學(xué);2001年03期

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1 劉欽朋;井間地震中光纖光柵加速度檢波技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

2 曾楠;光纖加速度傳感器若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];清華大學(xué);2005年

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本文編號(hào)：2670769