[发明专利]宇航用光纤光栅传感系统及方法

说明书

本发明公开了一种宇航用光纤光栅传感系统及方法。其中，该系统包括光纤光栅解调仪、光纤光栅传感器探头和传输光缆；其中，所述光纤光栅解调仪发出的光通过所述传输光缆传输给所述光纤光栅传感器探头，所述光纤光栅传感器探头将包含待测结构的温度或应变量的光信号反射回所述光纤光栅解调仪，所述光纤光栅解调仪对反射回的光信号进行处理得到待测结构的温度或应变量。本发明解决了光纤光栅传感系统在宇航环境中应用的抗辐照的问题。

技术领域

本发明属于光纤传感器技术领域，具体的，涉及一种宇航用光纤光栅传感系统及方法。

背景技术

光纤光栅传感系统与传统电学传感系统相比具有抗电磁干扰、耐腐蚀、电气绝缘、多传感器复用等优点。光纤光栅传感系统的优点使它在工程结构监测、电力、石油化工、海洋、医学等多领域都得到了广泛应用。

近年来，在航空航天领域，光纤光栅传感系统也成为新型测量技术研究和应用热点。但由于宇航的辐照、真空等特殊环境条件，光纤光栅传感系统应用于宇航环境存在多方面的技术难度。目前，国内尚未有针对宇航辐照环境的光纤光栅传感系统的发明专利。当前应用中的光纤光栅传感系统在宇航环境的辐照作用下，使用寿命极短，且输出测量结果易发生漂移。如何克服宇航环境的辐照作用对光纤光栅传感系统的光电子器件，电子元器件的影响一直未有具体可行的技术手段。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种宇航用光纤光栅传感系统及方法，解决了光纤光栅传感系统在宇航环境中应用的抗辐照的问题。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：根据本发明的一个方面，提供了一种宇航用光纤光栅传感系统，包括：光纤光栅解调仪、光纤光栅传感器探头和传输光缆；其中，所述光纤光栅解调仪发出的光通过所述传输光缆传输给所述光纤光栅传感器探头，所述光纤光栅传感器探头将包含待测结构的温度或应变量的光信号反射回所述光纤光栅解调仪，所述光纤光栅解调仪对反射回的光信号进行处理得到待测结构的温度或应变量。

上述宇航用光纤光栅传感系统中，所述光纤光栅解调仪包括壳体、电路系统和光学测量系统；其中，所述电路系统和所述光学测量系统均设置于所述壳体内；所述电路系统和所述光学测量系统相连接，所述光学测量系统发出的光通过所述传输光缆传输给所述光纤光栅传感器探头，所述光纤光栅传感器探头将包含待测结构的温度或应变量的光信号反射回所述光学测量系统，所述电路系统对反射回的光信号进行处理得到待测结构的温度或应变量。

上述宇航用光纤光栅传感系统中，所述电路系统包括二次电源电路和光路控制及信号采集处理电路；其中，所述二次电源电路对供电电压转换，同时接收外部系统的控制信号并用于控制光纤光栅解调仪的开关机；所述光路控制及信号采集处理电路用于对光学测量系统的控制及电信号采集和处理得到待测结构的温度或应变量。

上述宇航用光纤光栅传感系统中，所述光学测量系统包括光源、光纤耦合器、光谱检测模块、光开关、中心波长校准单元和光纤连接器；其中，所述光源发射出光源并通过所述光纤耦合器分别传输给所述光开关和中心波长校准单元；所述中心波长校准单元根据其自身的波长对所述光学测量系统的测量偏差进行实时校准；所述光开关对来自所述光纤耦合器的光谱进行通道间的分时复用处理，并将处理后的光谱传输给所述光纤连接器；所述光纤连接器将处理后的光谱通过所述传输光纤传输给所述光纤光栅传感器探头；所述光纤光栅传感器探头将处理后的光谱转换为包含待测结构的温度或应变量的光信号并反射回所述光纤连接器，再依次通过光开关和耦合器传输到所述光谱检测模块；所述光谱检测模块将包含待测结构的温度或应变量的光信号进行光电转换得到电信号。

上述宇航用光纤光栅传感系统中，所述二次电源电路包括：抗辐照滤波器、抗辐照电源模块和继电器；其中，所述抗辐照滤波器对外部电源进行滤波处理；所述抗辐照电源模块实现电源电压的转换；所述继电器接收外部信号，实现所述光纤光栅解调仪的开关机控制。