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航空航天光纤传感技术研究进展 advances in optical fiber sensing technology for aviation and aerospace application



书书书
第35 卷  第8 期
2014 年8 月
仪 器 仪 表 学 报
Chinese Journal of Scientific Instrument
Vol 35 No 8
Aug. 2014
  收稿日期:201404    Received Date: 201404
  基金项目:国家重点基础研究发展计划(2010CB327802)、国家重大科学仪器设备开发专项(2013YQ030915)、国家自然科学基金(61227011,
61378043,11004150,61108070)、天津市科技支撑计划重点项目(11ZCFGX01900)资助项目
航空航天光纤传感技术研究进展

刘铁根,王  双,江俊峰,刘  琨,尹金德
(天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室 天津大学实验室传感研究所  天津  300072)
摘  要: 光纤传感器具有体积小、重量轻、测量灵敏度高、复用能力强、抗电磁干扰、易于嵌入材料内部等诸多优点,非常适合航
空航天极端环境下温度、应变、压力、声振动以及角速度等多种参量的测量。 着重介绍基于EFPI、FBG 以及FOG 的航空航天光
纤传感技术研究现状,以及天津大学在航空航天光纤传感技术研究领域的最新进展,包括航空航天温度、应变、压力、声振动传
感系统,航空光纤法珀大气压力测量实验及多参量光纤传感系统在空间环境模拟设备中的应用实例。 讨论航空航天光纤传感
技术的难点问题,在此基础上指出航空航天光纤传感技术的发展趋势。
关键词: 光纤传感;航空;航天;压力;温度;应变;声振动;角速度
中图分类号: TP212. 1    文献标识码: A    国家标准学科分类代码: 510. 20
Advances in optical fiber sensing technology for aviation
and aerospace application
Liu Tiegen,Wang Shuang,Jiang Junfeng,Liu Kun,Yin Jinde
(Key Laboratory of Optoelectronics Information Technical,Ministry of Education, College of Precision Instrument &Optoelectronics
Engineering, Tianjin University and Institute of Opticla Fiber Sensing,Tianjin University, Tianjin 300072, China)
Abstract:Optical fiber sensors are very suitable for the measurement of temperature, strain, pressure, acoustic vibration and angular ve
locity in the extreme working conditions of aviation and aerospace, due to their advantages of being small size, lightweight, multiplexing
capability, immunity to electromagnetic interference and easy to be buried into interior of material. The optical fiber sensing researches
based on EFPI, FBG and FOG in aviation and aerospace field are focused in this review. And the recent progress of fiber sensing tech
niques for aviation and aerospace application in Tianjin University is introduced, which includes the temperature, strain, pressure and a
coustic vibration sensing system, the measurement experiment of optical fiber FabryPerot pressure in aviation field and the application of
multiparameters sensing system in space environment simulator. Finally, the key problems about optical fiber sensing technology in avi
ation and aerospace field are discussed and the developing trend is predicted.
Keywords:optical fiber sensing; aviation; aerospace; pressure; temperature; strain; acoustic vibration; angular velocity
1  引    言
光纤传感技术是20 世纪70 年代发展起来的新型传
感技术,其通过调制光纤中传输光的强度、相位、波长、偏
振态并对这些变化进行监测,实现对温度、应变、压力、声
振动、角速度等多种参量的测量。 由于光纤传感器具有
体积小、重量轻、测量灵敏度高、复用能力强、抗电磁干
扰、易于嵌入材料内部等诸多优点,近年来受到广泛关

[1]
,成为传感 技术研究领域的热点之一。
非本征法珀( extrinsic FabryPerot interferometer,EF
PI)传感器、光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传
感器以及光纤陀螺(fiber optic gyro, FOG)是该领域应用
较为广泛、研究较为深入且最有前景的三类传感器,已成
功应用于航空、航天、大型建筑结构健康监测
[2]
、石油化

[3]
、能源电力
[4]
等方面。

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