北京航空航天大學(xué)科技成果-光纖光柵氣壓傳感系統(tǒng)

1、北京航空航天大學(xué)科技成果光纖光柵氣壓傳感系統(tǒng)成果簡(jiǎn)介目前氣象觀測(cè)中，常用震動(dòng)筒或電容膜盒傳感器檢測(cè)氣壓變化，包括飛行器中使用的氣壓式高度計(jì)，這些敏感元件（膜盒）仍是使用電子元件或者機(jī)械傳動(dòng)傳感的方式。這很容易受到電磁干擾的影響，比如雷暴天氣或大功率的電磁波收發(fā)裝置，研制一種體積小巧且抗干擾能力強(qiáng)的氣壓表成為迫切需要。光纖光柵是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的新型光電子器件，經(jīng)過10多年的發(fā)展，光纖光柵的制作技術(shù)日趨成熟，系統(tǒng)應(yīng)用不斷拓展。由于光纖光柵的敏感變化參量為光的波長(zhǎng)而不是光功率，與其他光纖傳感器相比，它有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，例如：在一根光纖上可串接多個(gè)光柵傳感器或在一根光纖上可以同時(shí)刻多個(gè)光柵，

2、單獨(dú)尋址；抗電磁干擾能力強(qiáng)；不受光源、傳輸線路損耗等因素所引起的對(duì)光強(qiáng)度變化的干擾；體積小，可以置于結(jié)構(gòu)內(nèi)；它的測(cè)量是絕對(duì)值，不需要校零；靈敏度高；抗潮濕、抗腐蝕能力強(qiáng)，可以在惡劣環(huán)境中長(zhǎng)期使用。光纖光柵測(cè)氣壓方面的研究較少，如利用邊孔光柵的空氣孔使光纖光柵發(fā)生應(yīng)變，從而引起反射波長(zhǎng)變化，從而計(jì)算出周圍的氣壓。但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用光纖光柵傳感橫向應(yīng)變，靈敏度低，并沒有從工程應(yīng)用上進(jìn)行整體傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與軟硬件的實(shí)現(xiàn)。還有利用光纖彎曲傳感單元敏感真空膜盒的形變，光纖彎曲程度的改變會(huì)導(dǎo)致光纖中光功率的改變。這種方法屬于光強(qiáng)調(diào)制，相比光波長(zhǎng)調(diào)制的方法精度較低，抗震性能較差。該項(xiàng)目克服已有的技術(shù)局限，將

3、光纖光柵傳感器引入氣壓測(cè)量領(lǐng)域，提供了一種匹配型光纖布拉格光柵大氣壓強(qiáng)傳感系統(tǒng)的方案。其技術(shù)方案為：一種光纖光柵氣壓傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩部分：傳感部分和解調(diào)部分；所述的傳感部分包括敏感大氣壓力的真空膜盒和敏感真空膜盒的膜盒形變量的光纖光柵應(yīng)變傳感器，光纖光柵應(yīng)變傳感器通過用膠直接粘貼或通過懸臂梁傳動(dòng)的方式與真空膜盒連接，該傳感部分輸入量為大氣壓力，大氣壓力的改變引起真空膜盒的變形，這種變形對(duì)光纖光柵應(yīng)變傳感器進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)制；所述的解調(diào)部分包括可調(diào)諧濾波器、光電探測(cè)器和信號(hào)分析與處理模塊，可調(diào)諧濾波器用掃描濾波的方式對(duì)光纖光柵應(yīng)變傳感器輸出的經(jīng)過波長(zhǎng)調(diào)制的光信號(hào)進(jìn)行濾波，經(jīng)可調(diào)諧濾波器濾波的光信號(hào)進(jìn)入光電探測(cè)器，可調(diào)諧濾波器的掃描電壓與光電探測(cè)器輸出的電信號(hào)進(jìn)入信號(hào)分析與處理模塊分析處理得到大氣壓力。技術(shù)優(yōu)勢(shì)1、該系統(tǒng)具有檢測(cè)精度高、靈敏度高、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾能力強(qiáng)、抗震性好的特點(diǎn)。2、光纖光柵傳感器用膠緊固于空氣膜盒表面，直接測(cè)量真空膜盒由于氣壓變化而產(chǎn)生的應(yīng)變，省去了復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)上提高了精度、靈敏度以及氣壓計(jì)的抗震性能。3、由于用光