光纤光栅传感做为一门加紧进展的新式传感手艺，具备精度高、体积小、分量轻、波分复用、寿命长、靠得住性高、耐侵蚀、传输间隔长等好处，可完成应力应变、温度、力、加快度等多种参量的衡量，在飞机、舰船、带动机等巨大安装的机载化测试以及大地归纳测试中具备巨大的运用前程，基于光的衡量正在慢慢成为航空实验测试手艺进展的首要趋向。

光纤光栅是一种对应变及温度敏锐的传感元件，可完成单根光纤对几十个应背叛点的衡量。基于光纤光栅传感旨趣的应变衡量手艺攻破了保守电阻应变片布线繁杂、委顿寿命短、抗电磁做对能耐差、没法完成复合材料内部埋植等不够，对光纤光栅采纳不同的封装办法，可孕育光纤应变传感器、光纤温度传感器和力传感器等，进而为航空机关形态监测供给极具进展出路的衡量新手艺。

关于光纤光栅的运用，国表里开展了洪量探索办事，针对航空机关强壮监测的干系探索也在慢慢敞开，本文首要连系航空干系运用探索敞开商议。

光纤光栅传感器的办事旨趣和手艺特点

1光纤光栅传感器衡量旨趣

当宽带入射光经过光纤光栅时，一部份窄带光被反射归去，回光的中间波长取决于光纤光栅的栅距，光纤光栅的栅距因呆板应力或热应力而转变，是以经过对回光中间波长的探测便可获知被测点的应力和温度讯息，若举办其余参量的衡量时，需求将被衡量的变动变化为光纤光栅的应变或温度变动。

在刻制光纤光栅的进程中，由于相位掩膜板参数的调度，可孕育多种不同中间波长的光纤光栅，将几许光纤光栅经过串、并联等方法贯通在一同，构成份布式衡量网络，如图1所示。由于回光由不同中间波长的窄带光构成，不同测点的衡量记号能够彼此分辨，进而能够在一根光纤上孕育多点衡量（正常能够抵达20~30点）。

FBG传感器网络衡量系统由宽带光源、记号传输线(光纤或光缆)、FBG传感器网络、光纤耦合器以及波长解调衡量系统构成，宽带光源将有确定带宽的光经过光纤耦合器入射到光纤光栅中，由于光纤光栅的波长筛选性影响，吻合前提的光就会被反射归来，再经过光纤耦合器送入解调安装测出光纤光栅的反射波长变动。

2光纤光栅的手艺特点

针对机关应变衡量，与保守金属应变片举办对比，光纤光栅传感工具备多种显著的手艺特点。

（1）波分复用、大大抬高衡量效率。

单路光纤上能够制做多个光栅。一根光纤串接20只光纤光栅，为收拾点应变衡量题目，只要16根光纤，而应变片则起码需求根导线。是以，行使光纤光栅传感手艺能够大大简化系统布线，使机关更为苟且、衡量靠得住性更高。倘若做为机载传感系统，则能够保证在添加很小分量的情状下，完成多点机关应变监测，该上风跟着衡量点的添加而显然。

（2）抗电磁做对能耐强。

在电磁做对处境下，对实验件动态加载时应变片衡量数据与光纤光栅衡量数据举办对比。图2（a）为光纤光栅衡量事实，图2（b）为应变片衡量事实，能够看出应变的衡量事实有显然的做对噪声和尖刺，而光纤光栅数据则特别腻滑，若运用于形态监测系统，将大大抬高数据剖析品质、下降误判率。

（3）寿命长，靠得住性高，耐侵蚀。

海外将光纤光栅传感器埋入碳纤维复合材料举办应变测试，实验事实讲明：在0~με轮回000次后，光纤光栅传感器仍没有浮现劣化表象；经过加快老化实验以为光纤光栅存活寿命大于30年。

（4）体积小，分量轻。

光纤光栅直径为正常为0.25mm，非凡制做能够抵达0.15mm。由于其机关纤细，可实用于多种非凡的运用处所，特别恰当于埋入材料内部孕育智能材料或机关，在国表里的探索中，曾经完成可内埋于复合材料内部的构思，并举办了干系考证实验。

海外探索近况

中心连系光纤光栅传感器、波长解调仪容和运用探索对海外的探索情状举办注明。

（1）光纤光栅传感器。

光纤光栅在某种水平上讲，更像是一种敏锐器件，为了能够完成更便利、更明确、更靠得住的衡量，时常要举办确定情势的封装，进而孕育百般光纤光栅传感器。光纤光栅与被测机关的物理连系是探索的关键，若胶涂于光纤光栅表面，其应力传送的成效将直接影响衡量，传感器的探索中心正在于收拾该题目。行使中请求将光纤光栅坚固、平均、平静与被测参量耦合起来，是以在传感器封装和装配情势长举办了洪量探索。

（2）波长解调仪容。

20世纪90岁月以来，海外提议多种光纤光栅传感解调商量，此中可调谐F-P腔滤波器和衍射光栅旨趣的解调手艺越来越遭到器重。可调谐F-P腔滤波器办法是现时手艺较为老练、有用性较好的解调办法之一，可完成由多传感构成系统的动态和静态衡量，动态衡量能够抵达2kHz的衡量速度。基于此办法的海外干系解调仪容首要以美国微光（MOI）公司的产物为代表。

基于衍射光栅的解调办法越来越引发人们的器重，该解调办法由光电探测阵列对入射光束一次成像而取得波长讯息，无呆板活动部件，是以解调频次在理论上只遭到光电探测阵列读出速度的束缚。美国Bayspec和丹麦Ibsen公司研发了干系手艺和产物，最高采样频次能够抵达5kHz，然而现时尚未全面完成时刻解调。

除了上述两种旨趣的波长解调手艺以外，海外探索机媾和公司也精深探索了其余波长解调旨趣并孕育干系产物，如美国BlueRoadResearch公司就推出一种基于啁啾光栅的解调系统，取样率可达7kHz，并宣称还能够更高，但这类解调系统只可解调一个光纤光栅，并且分辩率和精度尚待抬高[1]。

暂时，美欧等都城踊跃开展恰当于军事运用的光纤光栅解调手艺探索，其特点是更为便携、处境适应能耐更强。

（3）光纤光栅运用探索。

美国的光纤传感器探索开端最先，投资最大，并把光纤传感器列为武备厘革商量的15项中心之一，拟定了特地的纤维光学传感器布局。美国Luna探测公司、Luna动力公司和LockheedMartin公司连系进展了光纤散布式传感系统，操纵了光频域反射计来监测P-3C猎户座飞机机关的全体委顿进程[2]。

美国军方于20世纪90岁月初就提议了智能机翼的探索商量，以完成操纵机翼的旋转和曲面，此中就行使了光纤光栅应变计。F/A18飞机舱壁的周全委顿实验采纳了光纤传感器探测翼梁中的少量扭矩，以抬高平安性和淘汰维持量。意大利的机关探测大范围探索开端于年先后，开端的首要成绩齐集在就航空航天和大型的民用机关范畴。

意大利米兰理工大学的航空航天工程系开展了不少针关于航空智能材料的探索，将光栅光纤传感器可能发射器埋入复合材猜中，并且举办了胜利的数值模仿。传感器/激起器/机关特点经过了国防与航天中间动态力学剖析探测，对埋入工艺举办了评价，思量了力、热、化学的兼容性[3]。

年11月，意大利的ValentinaLatini等探索了一种基于耐高温FBG传感器和耐卑劣处境蓝宝石光纤的新式机关强壮探测编制，办事温度可达℃，该传感器应变活络度可达0.6με，运用于等离子风洞[4]。

AleniaAeronautica公司对机关强壮探测的探索首要齐集在保守传感器探测系统和光纤传感系统上。SMIST（StructuralMonitoringwithadvancedIntegratedSensorTechnologies）是一个欧洲援助项目，由地面客车头领，首要齐集在基于光纤光栅传感器手艺的全体机关强壮探测的探索。提议的手艺被用于C-27J“斯巴达人”输送机的实行室和地面探测探索，对操纵光纤光栅传感器取得的微应变与操纵硅基传感器的事实举办了对比，事实显示很巴望。

日本是一个材料探索很发财的国度，从其材料探索的趋向可看出光纤光栅传感器的新运用范畴和新进展方位。此中关于活络复合材料的强壮监测探索，首要援助项目为NEDO和RIMCOF，项目齐集进展含有埋入进展的小直径光纤和光纤光栅传感器的飞机复合机关的机关强壮探测手艺，同时进展航空机关件的损伤探测系统。操纵埋入小直径光纤传感器进展了时刻监测打击损伤系统，是东京大学与Kawasaki重产业合营的事实[5]。

国内探索近况

光纤光栅传感手艺自孕育以来，在国内遭到精深的

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