基于反射光谱特征辨识的光纤气压与温度集成监测方法

摘要：

针对飞行器机载环境多参量综合测试需求,研究了一种基于反射光谱特征辨识的光纤布拉格光栅(FBG)气压与温度集成监测方法,给出了基于膜片式结构的双参量传感机理及其理论模型.采用基于耦合模理论的OptiGrating软件,得到不同气压与温度条件下光纤布拉格光栅传感器仿真反射光谱.在此基础上,借助弹塑性和恢复性能优良的平膜片感压机构,构建了膜片式双光纤气压/温度集成监测模型.研究表明,恒温条件下应变传感光纤光栅反射光谱随气压增加而逐渐向短波方向偏移,其中心波长灵敏度约为0.8030 nm·MPa-1,且反射谱主峰及其旁瓣峰值均随气压变化呈现良好线性关系;当气压恒定而温度变化时,处于仅感温不受力状态的温度传感光纤光栅反射光谱中心波长灵敏度约为9.39 pm·℃-1;当气压与温度交叉变化时,能够实现对变温条件下的微小气压变化实时监测.传感光纤光栅受非均匀应变效应反射光谱存在一定啁啾现象,其反射光谱旁瓣峰值波长随环境温度、气压变化均会发生偏移,具有良好线性关系,且在不同气压下反射光谱对应的同一阶数旁瓣峰值幅度相等.该研究能够为航空航天器系统多物理参量在线综合测试提供有益帮助.

关键词：反射光谱辨识、光纤光栅、气压与温度监测、旁瓣、感压膜片

所属期刊栏目：37

分类号：TN253(光电子技术、激光技术)

资助基金：国家自然科学基金-联合基金项目U1537102;CAST-BISEE基金项目,航空科学基金项目20152852036;江苏省产学研联合创新资金项目BY2014003-01;中央高校基本科研业务费专项资金项目NS2016004;机械结构力学及控制国家重点实验室开放课题MCMS-0516K01;江苏高校优势学科建设工程基金

在线出版日期：2017-11-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：2838-2843