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談談光柵式傳感器在航天器及船舶中的應用

更新時間:2021-09-25      點擊次數(shù):1318
 
  光柵式傳感器指采用光柵疊柵條紋原理測量位移的傳感器。光柵是在一塊長條形的光學玻璃上密集等間距平行的刻線,刻線密度為10~100線/毫米。由光柵形成的疊柵條紋具有光學放大作用和誤差平均效應,因而能提高測量精度。傳感器由標尺光柵、指示光柵、光路系統(tǒng)和測量系統(tǒng)四部分組成。標尺光柵相對于指示光柵移動時,便形成大致按正弦規(guī)律分布的明暗相間的疊柵條紋。這些條紋以光柵的相對運動速度移動,并直接照射到光電元件上,在它們的輸出端得到一串電脈沖,通過放大、整形、辨向和計數(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)字信號輸出,直接顯示被測的位移量。
  光柵式傳感器在航天器及船舶中的應用:
  先進的復合材料抗疲勞、抗腐蝕性能較好,而且可以減輕船體或航天器的重量,對于快速航運或飛行具有重要意義,因此復合材料越來越多地被用于制造航空航海工具(如飛機的機翼)。
  為全面衡量船體的狀況,需要了解其不同部位的變形力矩、剪切壓力、甲板所受的抨擊力,普通船體大約需要100個傳感器,因此波長復用能力*的光纖光柵傳感器適合于船體檢測。光纖光柵傳感系統(tǒng)可測量船體的彎曲應力,而且可測量海浪對濕甲板的抨擊力。具有干涉探測性能的16路光纖光柵復用系統(tǒng)成功實現(xiàn)了帶寬為5kHz范圍內(nèi)、分辨率小于10ne/(Hz)1/2的動態(tài)應變測量。
  另外,為了監(jiān)測一架飛行器的應變、溫度、振動,起落駕駛狀態(tài)、超聲波場和加速度情況,通常需要100多個傳感器,故傳感器的重量要盡量輕,尺寸盡量小,因此最靈巧的光纖光柵傳感器是好的選擇。另外,實際上飛機的復合材料中存在兩個方向的應變,嵌人材料中的光纖光柵傳感器是實現(xiàn)多點多軸向應變和溫度測量的理想智能元件。
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