航天器光纤测量子系统的研制

发布时间：2020-08-20 23:44

【摘要】：随着航天技术的快速发展,航天器的应用越来越广泛,航天器的结构设计也更加复杂。面临复杂严酷的外太空环境和功能更加丰富的结构分系统,对航天器性能的安全性和可靠性要求越来越高,对航天器自主健康系统需求越来越迫切。本文光纤测量子系统作为我国XX试验卫星的搭载项目,主要完成相关关键技术的在轨验证。本文通过对国内外光纤测量技术及航天器健康管理研究现状的调研,结合国内外现有技术,基于光纤测量子系统功能需求和技术指标,确定了航天器光纤测量子系统的设计制造方案,设计出了具备可扩展性的光纤测量模块子系统,并进行了产品的验证、生产、调试、测试、试验、检验等一系列科研流程,最终成功交付发射入轨。本文设计的光纤测量子系统主要包括光纤测量解调仪和传感头光纤两部分。光纤测量解调仪主要功能是完成光源对传感头光纤分时选通,传感头光纤负责采集待测点的温度与应变变化信息,再通过光纤测量解调仪进行波长解调和数据处理,最终通过1553B总线接口将各测点的温度、应变信息输出,实现对待测点的信息监测。光纤测量子系统的试验测试结果表明,各项指标参数全部符合使用标准。本文所开发的子系统采用模块式设计,不仅标准化,而且有较强扩展能力。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V44
【图文】：

分布情况,二极管阵列,传感系统,传感头

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文裂纹所在区域位置；使用直径较小的 FBG 传感元件监测复合材质层板中修层脱粘情况；用布拉格光栅（光纤）传感元件监测机翼（材质为复合材料）久性水平，在机翼平面装配了多达七个传感元件（FBG），根据疲劳实验测条件下，此元件波长偏移输出数值掌握结构应变波动情况[26]。2010 年，Konle 等研究人员运用阵列布局的二极管结构掌握测试空间范围的干涉信号分布，随后对干涉信号（π/2 大小相位差）配对并完成类型划分骤，结合反正切对外界传感信号进行调解。传感系统实物如图 1-9 所示。此案设计的本质是结合干涉信号在空间分布情况得到正交干涉（两路）信号，后实施正交解调。用此方案设计实现调解频率范围为 200Hz-2000Hz 的声信，并将调解结果和电容式传统麦克风对比分析，结果发现测试数据有较高一性。本传感设备原价还过去主要被用来诊断涡轮发动机结构性能水平，经改可用于飞机起落架等活动部件的振动测量。基于国内的研究力量，基于该方其频率范围可实现 5Hz-5000Hz，传感器高度可实现 5mm，重量小于 5 克。

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哈尔滨工业大学工程硕士学位论文在 FBG 特性研究中对 FBG 加速度传感器提出了设计生带领南京航大开展了针对航空结构进行健康状态监研究，创建了飞行器结构强度自诊断和自适应理论[29进行了光纤光栅、EFPI 应变、声发射传感器（基础感元件的研究，并着重研究了监测压力容器（材质况对方案和功能结构系统[30]；武汉理工大学研究了可带宽窄、波长稳定性好的光纤光栅的生产方法[31]；同布拉格光栅（光纤）加速传感装置的验证测试和演示。

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哈尔滨工业大学工程硕士学位论文第3章光纤测量子系统的硬件设计光纤测量子系统的组成.1 光纤测量解调仪设计光纤测量解调仪由 1 块底板，1 块控制板、1 块电源板共 3 块印制板个光源、1 个光开关、1 个光解调模块与 1 个耦环集束器共 5 个光模成。3 块印制板采用插板方式，接插件置于顶盖。鉴于光模块的体积，结构设计中将光解调仪模块与光开关置于底部，光源置于顶盖，螺壳体。如图 3-1 所示。

【参考文献】