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光纤光栅传感技术 为飞机安全保驾护航

光纤光栅传感器作为一种新型传感器,是将传感器制作在“头发丝”粗细的光纤内部,以实现应变、温度、压力、加速度等多种物理参量的测量,它可以耐受高电压、抗电磁干扰,也可以埋入结构机体的内部,用于桥梁、大坝、油库、铁路等广阔领域的在线监测。飞机作为一种高速飞行、使用环境严酷、结构精致复杂的装备,如何实现飞机结构的安全监测,一直是世界性的难题。中航工业北京长城计量测试技术研究所成立了以薛景锋研究员为带头人的光纤传感技术团队,针对飞机的结构安全监测研发出光纤光栅应变、温度、压力、加速度传感器,适用于地面、机载的解调仪表以及光纤传感系统校准装置,其性能指标达到国内领先水平,并在航天、高铁、风电、船舶、建筑工程等领域开始广泛应用。

北京长城计量测试技术研究所主要从事计量测试技术研究、计量标准研制和计量器具制造及国防计量行业管理工作,拥有国际一流的计量与校准技术重点实验室,拥有600余项检定测试能力。

研究所以国家级重点实验室为依托,于2010年组建了光纤传感技术团队,该中心以光纤光栅刻制、传感器设计及封装、高速解调仪表的设计及应用为主要特色,形成了一套独立的研制开发能力。目前已掌握超短型和超大波长带宽的光栅刻制,光纤光栅应变传感器的小型化封装、安装和性能评价,高速光纤光栅解调等关键技术。该团队已将光纤光栅传感系统成功应用于飞机结构的地面疲劳试验,并于2012年国内首次完成了光纤光栅传感系统的飞行验证试验。

薛景锋研究员介绍说,未来飞机机体利用这种光纤“神经系统”,既可以通过数据对异常状况进行安全预警,通过数据积累实现长期的健康判断和寿命预测,也可以为飞机机翼的变形提供数据支持,使飞行更加安全、更加智能。在这个项目研究的基础上,将开发出更加小型化、便于分布安装的光纤传感系统,使这项技术在飞机、铁路、风电及舰船等监测方面走向更大范围应用。该团队技术成果曾荣获两次“中国航空工业集团科学技术进步一等奖”,2012年荣获“国防科学技术进步一等奖”,2015年荣获“中国计量测试学会科技进步一等奖”。


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