【摘要】：隨著航天技術(shù)的快速發(fā)展,航天器的應用越來越廣泛,航天器的結(jié)構(gòu)設(shè)計也更加復雜。面臨復雜嚴酷的外太空環(huán)境和功能更加豐富的結(jié)構(gòu)分系統(tǒng),對航天器性能的安全性和可靠性要求越來越高,對航天器自主健康系統(tǒng)需求越來越迫切。本文光纖測量子系統(tǒng)作為我國XX試驗衛(wèi)星的搭載項目,主要完成相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的在軌驗證。本文通過對國內(nèi)外光纖測量技術(shù)及航天器健康管理研究現(xiàn)狀的調(diào)研,結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù),基于光纖測量子系統(tǒng)功能需求和技術(shù)指標,確定了航天器光纖測量子系統(tǒng)的設(shè)計制造方案,設(shè)計出了具備可擴展性的光纖測量模塊子系統(tǒng),并進行了產(chǎn)品的驗證、生產(chǎn)、調(diào)試、測試、試驗、檢驗等一系列科研流程,最終成功交付發(fā)射入軌。本文設(shè)計的光纖測量子系統(tǒng)主要包括光纖測量解調(diào)儀和傳感頭光纖兩部分。光纖測量解調(diào)儀主要功能是完成光源對傳感頭光纖分時選通,傳感頭光纖負責采集待測點的溫度與應變變化信息,再通過光纖測量解調(diào)儀進行波長解調(diào)和數(shù)據(jù)處理,最終通過1553B總線接口將各測點的溫度、應變信息輸出,實現(xiàn)對待測點的信息監(jiān)測。光纖測量子系統(tǒng)的試驗測試結(jié)果表明,各項指標參數(shù)全部符合使用標準。本文所開發(fā)的子系統(tǒng)采用模塊式設(shè)計,不僅標準化,而且有較強擴展能力。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V44
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文裂紋所在區(qū)域位置；使用直徑較小的 FBG 傳感元件監(jiān)測復合材質(zhì)層板中修層脫粘情況；用布拉格光柵（光纖）傳感元件監(jiān)測機翼（材質(zhì)為復合材料）久性水平，在機翼平面裝配了多達七個傳感元件（FBG），根據(jù)疲勞實驗測條件下，此元件波長偏移輸出數(shù)值掌握結(jié)構(gòu)應變波動情況[26]。2010 年，Konle 等研究人員運用陣列布局的二極管結(jié)構(gòu)掌握測試空間范圍的干涉信號分布，隨后對干涉信號（π/2 大小相位差）配對并完成類型劃分驟，結(jié)合反正切對外界傳感信號進行調(diào)解。傳感系統(tǒng)實物如圖 1-9 所示。此案設(shè)計的本質(zhì)是結(jié)合干涉信號在空間分布情況得到正交干涉（兩路）信號，后實施正交解調(diào)。用此方案設(shè)計實現(xiàn)調(diào)解頻率范圍為 200Hz-2000Hz 的聲信，并將調(diào)解結(jié)果和電容式傳統(tǒng)麥克風對比分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)有較高一性。本傳感設(shè)備原價還過去主要被用來診斷渦輪發(fā)動機結(jié)構(gòu)性能水平，經(jīng)改可用于飛機起落架等活動部件的振動測量�；趪鴥�(nèi)的研究力量，基于該方其頻率范圍可實現(xiàn) 5Hz-5000Hz，傳感器高度可實現(xiàn) 5mm，重量小于 5 克。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文在 FBG 特性研究中對 FBG 加速度傳感器提出了設(shè)計生帶領(lǐng)南京航大開展了針對航空結(jié)構(gòu)進行健康狀態(tài)監(jiān)研究，創(chuàng)建了飛行器結(jié)構(gòu)強度自診斷和自適應理論[29進行了光纖光柵、EFPI 應變、聲發(fā)射傳感器（基礎(chǔ)感元件的研究，并著重研究了監(jiān)測壓力容器（材質(zhì)況對方案和功能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)[30]；武漢理工大學研究了可帶寬窄、波長穩(wěn)定性好的光纖光柵的生產(chǎn)方法[31]；同布拉格光柵（光纖）加速傳感裝置的驗證測試和演示。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文第3章 光纖測量子系統(tǒng)的硬件設(shè)計 光纖測量子系統(tǒng)的組成.1 光纖測量解調(diào)儀設(shè)計光纖測量解調(diào)儀由 1 塊底板，1 塊控制板、1 塊電源板共 3 塊印制板 個光源、1 個光開關(guān)、1 個光解調(diào)模塊與 1 個耦環(huán)集束器共 5 個光模成。3 塊印制板采用插板方式，接插件置于頂蓋。鑒于光模塊的體積，結(jié)構(gòu)設(shè)計中將光解調(diào)儀模塊與光開關(guān)置于底部，光源置于頂蓋，螺殼體。如圖 3-1 所示。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蔣平清;;復合材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)在飛機中的運用[J];科技創(chuàng)新導報;2015年28期

2 張秀青;周強;劉亞斌;;遙測數(shù)據(jù)選擇器的設(shè)計與研究[J];計算機測量與控制;2014年09期

3 牛文;李文杰;葉蕾;;美國X-33空天飛行器項目回顧與總結(jié)[J];飛航導彈;2014年07期

4 李偉;劉麗紅;牟文秀;辛明瑞;;基于BM3803的星載計算機標準化設(shè)計與實現(xiàn)[J];航天器工程;2012年02期

5 陳增標;李志銳;;自掃描光電二極管陣列的輸出信號探討[J];內(nèi)江科技;2011年06期

6 徐海偉;曾捷;張曉麗;梁大開;;可變體機翼多物理場分布式光纖集成測試技術(shù)[J];航空科學技術(shù);2011年01期

7 李丙玉;王曉東;;一種FPGA實現(xiàn)看門狗電路功能的方法[J];硅谷;2010年17期

8 吳運生;卞春江;王春梅;;航天地面測試中1553B-PCI接口轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)[J];微計算機信息;2010年02期

9 袁慎芳;邱雷;吳鍵;孫亞杰;王強;;大型飛機的發(fā)展對結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的需求與挑戰(zhàn)[J];航空制造技術(shù);2009年22期

10 孫汝蛟,孫利民,弓俊青;土木工程用光纖布拉格光柵(FBG)傳感器的性能評價研究[J];結(jié)構(gòu)工程師;2005年05期

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1 劉彬;基于Fabry-Perot干涉儀的微型光纖聲壓傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

2 馬欣;三維編織復合材料健康監(jiān)測碳納米管線嵌入模型及特征的研究[D];天津工業(yè)大學;2017年

3 何俊;分布式光纖傳感系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

4 孫麗;光纖光柵傳感技術(shù)與工程應用研究[D];大連理工大學;2006年

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1 鞏萃穎;基于改進代理模型航天器結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化設(shè)計[D];大連理工大學;2017年

2 魏德超;復雜力學環(huán)境下航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計與力學特性分析[D];中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心);2017年

3 馮全明;基于主被動波動技術(shù)板狀結(jié)構(gòu)損傷定位方法[D];大連理工大學;2015年

4 梁晨;基于SMA的光纖光柵位移傳感器的設(shè)計與應用研究[D];南京航空航天大學;2015年

5 張勇;基于FBG光譜分析的變體機翼柔性蒙皮損傷監(jiān)測技術(shù)研究[D];南京航空航天大學;2013年

6 程炳陽;基于GSM/CDMA/3G的移動信號屏蔽系統(tǒng)設(shè)計[D];河北科技大學;2013年

7 楊猛;基于FBG的三維矢量加速度傳感機理及技術(shù)研究[D];山東大學;2013年

8 孫瑋;基于FPGA的飛機起落架典型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)研究[D];南京航空航天大學;2012年

9 王同桓;激光通信星上高速數(shù)據(jù)源設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

10 盧曉洋;基于FBGA的光纖光柵解調(diào)儀系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];山東大學;2011年

本文編號：2798602