基于长周期光纤光栅的可变体机翼翼表温度测试系统研究

为实现可变体机翼翼表温度的高精度的实时检测,设计了一种基于长周期光纤光栅(LPG)的温度测试系统。该系统采用长周期光纤光栅作为温度传感元件,高双折射光纤环镜作为边缘滤波器件。在边缘滤波理论研究的基础上,提出了一种降噪增敏的算法。实验中将LPG粘贴在可变体机翼翼表材料的表面,当外界温度发生变化时,LPG的谐振波长发生偏移,经光纤环镜的调制后出射光强发生变化。实验结果表明,长周期光纤光栅温度灵敏度为0.053nm/℃,系统线性度为0.9997,温度分辨率为0.05℃,该系统具有较高的温度灵敏度和分辨率,能够较好地实现可变体机翼翼表温度实时检测。

基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统

提出了一种基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统。级联长周期光纤光栅作为边沿滤波器,利用它的一个线性区监测单个光纤布拉格光栅传感信号。该系统具有结构简单、价格低等优点,但易受光源抖动及系统其他不稳定因素等带来的系统噪声的影响。为消除系统噪声带来的不利影响,对该系统进行了改进。改进系统利用级联长周期光纤光栅的两个线性区同时监测两个光纤布拉格光栅传感信号。分别用原系统及其改进系统对温度进行监测,实验的温度测量范围为-70～-115°C。原系统的灵敏度为0.49 mV/°C,温度分辨率为0.5°C;改进系统的灵敏度为0.86 mV/°C,温度分辨率为0.3°C。实验结果表明改进系统能有效消除系统噪声,提高系统的精度。

压电传感器信号调理及输出芯片设计

为了提高压电传感器测量系统的集成度,采用1μm高压双极—互补金属氧化物半导体—双重扩散金属氧化物半导体(BCD)工艺,设计了一种适用于压电传感器的信号调理及输出芯片。集成了电压放大型阻抗变换电路、可调增益放大电路、二线制电流输出电路。仿真结果表明:芯片具有输入阻抗高,单位增益带宽大,总增益可调范围广等特点,在12~24 V宽供电范围下可正常工作,耗电仅为3.1 m A。

基于PI湿敏薄膜的分布式光纤Bragg光栅湿度传感器

研究了基于聚酰亚胺(PI)湿敏薄膜的分布式光纤Bragg光栅(FBG)湿度传感器。传感器利用PI薄膜湿膨胀效应,将湿应变作用于Bragg栅区,从而改变光纤FBG湿度传感器中心波长的原理,实现了对26～98%RH范围内环境相对湿度的监测。通过改进PI湿敏薄膜的制备及涂覆工艺,有效提高了FBG湿度传感器性能,并采取了相应温度补偿措施。在此基础上,针对空间多点湿度监测的实际需求,提出并研究了分布式FBG湿度传感系统。实验结果表明,所研制的FBG湿度传感器灵敏度为15pm/%RH,线性误差在2.75%以内,且具有良好的重复性和稳定性。

捕捉核电泄漏之声

现实世界中,除了人们能够用耳朵听到的各种声音之外,还存在许多要用精密测量仪器才能捕捉到的声音。比如核电管道发生微小泄漏时,管道中的流体于泄漏处形成的多相湍射流作用在管壁上产生的微弱声波,就需要运用声发射传感器检测,以便及时发现管道泄漏点,并通过对泄漏信号的能量反演获取裂纹尺寸信息,最终达到实时监测管道健康状态的目的。