一种机载光纤燃油测量系统的设计与实现
发布时间：2021-12-02 12:24
飞机机载燃油测量系统是飞机燃油系统的核心组成部分。目前飞机燃油测量系统主要是以浮子式液位测量技术和电容式液位测量技术为主,个别国外飞机采用了超声波液位测量技术,这几种测量技术都需要将电信号引入到燃油箱内部,可能会产生安全性问题。光纤液位测量技术具有本征安全、体积小、重量轻、不受电磁干扰等优点,是飞机燃油测量技术发展的新方向。本论文提出了一种新型的机载光纤燃油测量技术,结合光纤光栅的理论、飞机燃油测量的特点、燃油油量解算的算法的相关内容,开展了光纤光栅在飞机燃油测量上的应用研究。主要研究内容有:对布拉格光栅测量技术的基本理论进行基本推导,基于光纤光栅的压力测量原理说明,为光纤光栅液位传感器的参数设计提供理论依据,选用石英光纤进行样件试制;提出了基于光纤光栅压力传感器阵列的液位高度传感器的设计方案并开展原理样件的试制,提出了液位高度的基本算法,通过采集中心波长的偏移量计算出每个压力传感器处的压力,根据线性回归的基本理论可计算出液位高度传感器的浸油高度数据;为实现对光纤光栅传感器阵列波长信号的高精度检测,提出了基于波长可调谐滤波器原理的光纤光栅信号解调分析仪设计方案并进行样件试制,提出了油量...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
原理结构图和工作波形
电子科技大学硕士学位论文6图1-3涡轮流量传感器结构采用体积式涡轮流量传感器的方式主要是密度测量不准确，仪表本身的误差也在2%左右，其累计误差会逐渐增大，更重要的是这种测量方式并不能反映出燃油泄漏的情况，安全性较差。质量式涡轮流量传感器具有更高的测量精度。一般采用的是科里奥利质量流量计，当液体通过通过振动管会产生科里奥利力，科里奥利力使传感器产生扭转振动，在测量点处产生相位差，这个相位差是和液体的质量流量成比例关系。通过施加激励信号再采集反馈信号，测得相位差，就可以准确的测得液体的质量流量。采用耗量测量技术结构简单，对飞机的姿态过载不敏感，但是其主要的问题是当油箱出现破损导致燃油泄漏时，流量测量无法预警，可能会导致剩余燃油量很低时飞机仍在工作，直至发生故障。另外一个问题就是流量传感器都是安装在供油管路上，都会产生压力降，这样对供油系统泵有更大的功率需求。（5）电容液位测量技术电容式液位测量技术是目前飞机使用的主流测量技术，大部分的飞机均采用这种技术，其基本原理为通过两个不同直径的同心管组成线性电容式油量传感器，布置在燃油箱内，当两个同心管间的燃油液位发生变化时，传感器输出的电容值会线性的变化，通过电容测量模块测得电容值后，可根据传感器的设计参数计算出燃油的液位高度。两个管是电容的两个极板，当极板间液位发生变化时，其电
第一章绪论7容量跟着发生变化，如图1-4所示：图1-4电容式传感器原理图传感器浸没在燃油中的电容可有下列公式进行计算：*00[(2)/ln(/)](1)FCECRRKLC（1-1）式（1-1）中：C为传感器总电容值；LC为浸油高度；KF为燃油介电常数；CE为传感器空电容值；ξ0=8.85；R0：外管半径；Ri：内管半径。通过测得的电容值就可以计算出传感器的浸油高度。电容式传感器温结构简单、可靠性高，适合布置、环境适应性好。但其基本原理是通过通过测量电荷量的改变表征液位高度的。在飞机受到雷击或复杂的电磁环境时，这种类型的传感器容易受到电磁干扰，甚至被击穿而导致仪表失灵或者将高压雷电引至飞机内部线路上，同时也将电信号引入到燃油箱内，在故障模式的情况下可能导致引入油箱的能量过大。因此，电容式传感器是一种本质带电的有源体，易爆易受电磁干扰的测量系统。（4）超声波液位测量技术超声波式燃油液位测量技术是现阶段可查阅资料中唯一已经在飞机上使用的燃油测量新技术，其基本工作原理是脉冲回波法，基本原理如图1-5所示，由超声波传感器的换能器组件（一般为压电陶瓷）发出超声脉冲信号，信号在液体介质中传播，遇到空气与液体的界面后被反射，反射波再经液体传播返回到换能器，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于微椭球空气腔的光纤压力传感器的设计[J]. 王婷婷,李志鹏,沈娟. 半导体光电. 2017(06)
[2]基于磁致伸缩传感器的液位连续控制系统设计[J]. 王卫兵,陈国兵. 计算机测量与控制. 2011(04)
[3]中国民用飞机燃油测量系统现状与发展趋势[J]. 张欲晓,曾显群,王新杰. 航空制造技术. 2010(13)
[4]磁致伸缩飞机油位传感器的电路设计[J]. 刘涛,裘祖荣,樊玉铭. 电子测量技术. 2006(03)
[5]飞机燃油测量方法研究[J]. 王向杨,庄达民,刘建民. 飞机设计. 2004(01)
[6]飞机燃油测量技术研究与发展[J]. 肖凝. 航空科学技术. 2003(03)
[7]光纤Bragg光栅温度补偿封装[J]. 张亮,卓仲畅,韦占雄,于永森,郑伟,张玉书. 吉林大学学报(理学版). 2002(03)
[8]采用CAD技术对飞机燃油测量进行姿态误差修正[J]. 袁梅,吴昊,张建. 北京航空航天大学学报. 2002(01)
[9]单个光纤光栅实现对位移和温度的同时测量[J]. 董新永,关柏鸥,张颖,开桂云,赵启大,董孝义,姚春德. 中国激光. 2001(07)
[10]飞机油量传感器布局设计的 CAD 方法的研究[J]. 关丽,陈行禄. 北京航空航天大学学报. 1997(06)
硕士论文
[1]基于磁致伸缩技术的飞机燃油测量系统研究[D]. 赵灿.南京航空航天大学 2007
[2]某型飞机燃油系统油量测量仪的研制[D]. 常丽敏.吉林大学 2004
本文编号：3528436
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
原理结构图和工作波形
电子科技大学硕士学位论文6图1-3涡轮流量传感器结构采用体积式涡轮流量传感器的方式主要是密度测量不准确，仪表本身的误差也在2%左右，其累计误差会逐渐增大，更重要的是这种测量方式并不能反映出燃油泄漏的情况，安全性较差。质量式涡轮流量传感器具有更高的测量精度。一般采用的是科里奥利质量流量计，当液体通过通过振动管会产生科里奥利力，科里奥利力使传感器产生扭转振动，在测量点处产生相位差，这个相位差是和液体的质量流量成比例关系。通过施加激励信号再采集反馈信号，测得相位差，就可以准确的测得液体的质量流量。采用耗量测量技术结构简单，对飞机的姿态过载不敏感，但是其主要的问题是当油箱出现破损导致燃油泄漏时，流量测量无法预警，可能会导致剩余燃油量很低时飞机仍在工作，直至发生故障。另外一个问题就是流量传感器都是安装在供油管路上，都会产生压力降，这样对供油系统泵有更大的功率需求。（5）电容液位测量技术电容式液位测量技术是目前飞机使用的主流测量技术，大部分的飞机均采用这种技术，其基本原理为通过两个不同直径的同心管组成线性电容式油量传感器，布置在燃油箱内，当两个同心管间的燃油液位发生变化时，传感器输出的电容值会线性的变化，通过电容测量模块测得电容值后，可根据传感器的设计参数计算出燃油的液位高度。两个管是电容的两个极板，当极板间液位发生变化时，其电
第一章绪论7容量跟着发生变化，如图1-4所示：图1-4电容式传感器原理图传感器浸没在燃油中的电容可有下列公式进行计算：*00[(2)/ln(/)](1)FCECRRKLC（1-1）式（1-1）中：C为传感器总电容值；LC为浸油高度；KF为燃油介电常数；CE为传感器空电容值；ξ0=8.85；R0：外管半径；Ri：内管半径。通过测得的电容值就可以计算出传感器的浸油高度。电容式传感器温结构简单、可靠性高，适合布置、环境适应性好。但其基本原理是通过通过测量电荷量的改变表征液位高度的。在飞机受到雷击或复杂的电磁环境时，这种类型的传感器容易受到电磁干扰，甚至被击穿而导致仪表失灵或者将高压雷电引至飞机内部线路上，同时也将电信号引入到燃油箱内，在故障模式的情况下可能导致引入油箱的能量过大。因此，电容式传感器是一种本质带电的有源体，易爆易受电磁干扰的测量系统。（4）超声波液位测量技术超声波式燃油液位测量技术是现阶段可查阅资料中唯一已经在飞机上使用的燃油测量新技术，其基本工作原理是脉冲回波法，基本原理如图1-5所示，由超声波传感器的换能器组件（一般为压电陶瓷）发出超声脉冲信号，信号在液体介质中传播，遇到空气与液体的界面后被反射，反射波再经液体传播返回到换能器，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于微椭球空气腔的光纤压力传感器的设计[J]. 王婷婷,李志鹏,沈娟. 半导体光电. 2017(06)
[2]基于磁致伸缩传感器的液位连续控制系统设计[J]. 王卫兵,陈国兵. 计算机测量与控制. 2011(04)
[3]中国民用飞机燃油测量系统现状与发展趋势[J]. 张欲晓,曾显群,王新杰. 航空制造技术. 2010(13)
[4]磁致伸缩飞机油位传感器的电路设计[J]. 刘涛,裘祖荣,樊玉铭. 电子测量技术. 2006(03)
[5]飞机燃油测量方法研究[J]. 王向杨,庄达民,刘建民. 飞机设计. 2004(01)
[6]飞机燃油测量技术研究与发展[J]. 肖凝. 航空科学技术. 2003(03)
[7]光纤Bragg光栅温度补偿封装[J]. 张亮,卓仲畅,韦占雄,于永森,郑伟,张玉书. 吉林大学学报(理学版). 2002(03)
[8]采用CAD技术对飞机燃油测量进行姿态误差修正[J]. 袁梅,吴昊,张建. 北京航空航天大学学报. 2002(01)
[9]单个光纤光栅实现对位移和温度的同时测量[J]. 董新永,关柏鸥,张颖,开桂云,赵启大,董孝义,姚春德. 中国激光. 2001(07)
[10]飞机油量传感器布局设计的 CAD 方法的研究[J]. 关丽,陈行禄. 北京航空航天大学学报. 1997(06)
硕士论文
[1]基于磁致伸缩技术的飞机燃油测量系统研究[D]. 赵灿.南京航空航天大学 2007
[2]某型飞机燃油系统油量测量仪的研制[D]. 常丽敏.吉林大学 2004
本文编号：3528436
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