温度补偿的FBG式飞机驾驶杆力传感器.pdf

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1、第26卷第3期传感技术学报Vo1．26NO．3CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMar．20132013年3月TheTemperatureCompensatedAircraftJoystick-ForceSensorBasedonFiberBraggGratingsZHANGMing，YANGDexing，XUZengqi，JIANGYajun(SbaanxiKeyLaboratoryofOpticalInformationTechnology，SchoolofScience，Northwestern

2、PolytechnicalUniversityTheKeyLaboratoryofaceAppliedPhysicsandChem~try，Min~tryofEducation，Xi’an710072，China)Abstract：Onthebaseoftheoreticallyanalyzingthemechanicalstructureanddeformationindependenceoftheelasticelementinthejoystick，thejoystickforcesensorbasedonFiberBraggGr

3、atting(FBG)isdesigned．At30一80℃．theresponsibilitiesofthesensorareexperimentallyinvestigatedwhentransverseandlongitudinalforcesareappliedontheelasticelement，respectively．Theresultsshowthatthetransverseandlongitudinalsensitivitiesofthesensorareupto5．16pm／Nand4．74pm／N，respec

4、tively．Andtheerrorsofthetemperaturecompensatedtransverseandlongitudinalsensitivitiesare0．76％and0．54％，respectively．Keywords：forcesensor；temperaturecompensation；strain；aircraftjoystick；fiberBragggratingEEACC：7320Edoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2013．03．005温度补偿的FBG式飞机驾驶杆力传感器术张

5、铭，杨德兴，许增奇，姜亚军(西北工业大学理学院，陕西省光信息技术重点实验室，教育部空间应用物理与化学重点实验室，西安710072)摘要：在理论分析飞机驾驶杆弹性元件受力后应变分布特征的基础上，设计了基于光纤布拉格光栅(FBG)的杆力传感器。在30℃一80℃温度范围内，通过对飞机驾驶杆弹性元件施加横向和纵向载荷，实验研究了基于FBG的飞机驾驶杆力传感器的响应特性。实验结果表明，该传感器的纵向和横向灵敏度分别为4．74pm／N和5．16pm／N，纵向和横向灵敏度的温度补偿误差分别为0．76％和0．54％。关键词：力传感器；温度补偿；应变；飞

6、机驾驶杆；光纤布拉格光栅中图分类号：TN253文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)03—0319—04飞机驾驶杆是飞行控制系统中重要的操纵部30～80℃温度范围的杆力传感。件，飞行员通过驾驶杆操控飞机，使飞机执行各种飞1理论分析行动作⋯。现有飞机驾驶杆力传感器大多采用电传方式，其固有缺陷是难以防御雷电、电磁冲击和电如图1所示，驾驶杆力传感器的弹性元件由一对磁干扰。这些缺陷主要还是通过屏蔽方法加以防首尾相连的正交关联平行梁Bl和B2组成。将飞行员护。即使如此，也难以完全防止电磁干扰，而且还占作用于驾驶杆的操纵力定义为纵向

7、力(轴)和横向力用了飞机内部宝贵的空问、增加了飞机载荷，这不利(Y轴)，它们分别与关联平行梁B1和B2垂直n。于提高飞机性能。对于关联平行梁，其简化后的力学模型如图2光纤布拉格光栅(FBG)式飞机驾驶杆力传感所示。由于作用力F在关联平行梁上引起的位移器与传统的电传式杆力传感器相比具有许多优极小，因此可按超静系统分析，其弯矩分布如图3所势，包括高可靠性和稳定性、抗电磁干扰和耐受电源示，其中波动、适应机载严酷环境条件的能力等_3J，而且其=体积小重量轻，能够满足驾驶舱内狭小空间的要求。竽(1)本文将FBG与正交关联平行梁相结合，利用关联平行

8、梁具有的应变分布特性，消除FBG对应变和MC=Mo-等(2)温度的交叉敏感问题引，提高传感灵敏度，并实现式中，为平行梁和垂直梁的刚度比，为平行梁的项目来源：航空科学基金项目(20080753005)收稿日期