空间光纤传感测量技术应用研究

《空间光纤传感测量技术应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、２０１７年４月宇航计测技术Ａｐｒ．，２０１７第３７卷第２期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＶｏｌ．３７，Ｎｏ．２文章编号：１０００－７２０２（２０１７）０２－０００５－０５DOI：１０．１２０６０／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－７２０２．２０１７．０２．０２空间光纤传感测量技术应用研究冯忠伟荣刚姜爽张声艳（中国运载火箭技术研究院研究发展中心，北京１０００７６）摘要针对空间环境参数测量的需求和特殊环境约束，研究光纤技术应用于空间飞行器上的系统性解决方案。从不同的参数敏感形式当中选择光纤

2、光栅实现温度、压力等物理参数测量，详细分析了光纤光栅解调装置的设计与实现，采用ＣＣＳＤＳ标准协议形式实现测量数据的封装和传输。针对空间环境的特殊性，分析空间力学环境、辐照环境对光纤传感测量系统的影响，研究了提高测量系统空间环境适应性的方法，为空间飞行器上的物理参数集成化测量提供一种有效的解决方案。关键词光纤传感空间飞行器测量光纤光栅中图分类号：ＴＮ２０６文献标识码：ＡResearchonFiberSensnigMeasurementforSpacecraftＦＥＮＧＺｈｏｎｇ-ｗｅｉＲＯＮＧＧａｎｇＪＩＡＮＧＳｈｕａｎｇＺＨＡＮＧ

3、Ｓｈｅｎｇ-ｙａｎ（ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＬａｕｎｃｈＶｅｈｉｃｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６，Ｃｈｉｎａ）AbstractＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｆｉｂｅｒｓｅｎｓｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｏｒｓｐａｃｅｃｒａｆｔｉｓｅｘｐｌｏｒｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｔｏ-ｗａｒｄｓｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔａｎｄｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｂｒｏｕｇｈｔｂｙｔｈｅｓｐａｃｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｉｓｓｅ

4、ｌｅｃｔ-ｅｄｆｒｏｍｖａｒｉｏｕｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｔｏｔｒａｎｓｆｅｒｔｈｅｐｈｙｓｉｃｓｓｕｃｈａｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｏｓｉｇｎａｌ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｓｅｎｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ．ＣＣＳＤＳｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓａｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｐａｃｋａｇｅａｎｄｔｒａｎｓｍｉｔｔｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｄａｔａ．Ｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｅｘｐｌｏｒｅｄ

5、ａｉｍｉｎｇｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｔｏｗａｒｄｓｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｒａｄｉａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ａｆｅａｓｉｂｌｅｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｓｐａｃｅｐｈｙｓｉｃａｌｐａ-ｒａｍｅｔｅｒｉｓｐｒｏｍｏｔｅｄ．KeywodrsＦｉｂｅｒｓｅｎｓｉｎｇＳｐａｃｅｃｒａｆｔＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＦｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇ1引言术，光纤具有体积小、重量轻

6、、抗电磁干扰性能好、易于组网测量等优点。本文按照一般测量系统组成，空间飞行器上的温度、压力等物理参数反应了分析了光纤光栅传感测量原理，阐述了光纤光栅传飞行器上的环境特性，是确保飞行器上设备正常工感解调装置的组成和实现，重点分析了光电探测器作的重要指标，在空间飞行器上关键部位通常采用的驱动及数据采集方案。在空间数据管理方案的基大量传感器进行参数监测。相对于传统传感测量技础上，采用ＣＣＳＤＳ标准协议形式进行数据的封装和收稿日期：２０１６－０９－０８，修回日期：２０１６－１２－２８作者简介：冯忠伟（１９８２－），男，博士，高级工程师，主

7、要研究方向：空间飞行器数据管理技术研究。·６·宇航计测技术２０１７年传输，满足一般空间飞行器上数据调度及下行需求。本、最直接的物理量，它们的变化使光纤光栅的周期针对空间力学环境和辐射环境，研究了提高光纤传和折射率发生变化，从而引起光纤光栅中心波长的感测量系统环境适应性的方法，为空间飞行器上环变化。应变及温度同波长变化量之间的关系可以通境参数测量提供了一种有效途径。过下式表示ΔλB＝（１－ρa）Δε＋（α＋ξ）ΔT（１）2光纤光栅传感测量系统λB式中：ρa———弹光系数；ξ—光纤的热光系数；α———光纤光栅的反射或透射谱的中心波长受

8、应变、光纤的热膨胀系数。典型的光纤光栅的应变灵敏度温度等因素的调制而发生变化，波长的变化量同应约为１ｐｍ／με，温度灵敏度约为１０ｐｍ／℃。变和温度等因素具有确定的关系，因此波长解调是［１～３］光纤光栅传感系统的核心技术之一。3光纤光栅传感解调装置