[发明专利]一种用于航天器应变测量的光纤传感系统

权利要求书

1.一种用于航天器应变测量的光纤传感系统，其特征在于，包括应变测量设备和光纤应变传感器，光纤应变传感器与应变测量设备相连；所述应变测量设备包括光源模块、并行探测模块以及数据采集和处理模块，所述光纤应变传感器采用双光栅金属基底结构；

所述光源模块用以为光纤应变传感器提供扫描窄带光；所述并行探测模块用以实现宽带扫描光束的分束、收集和波长参考功能；所述数据采集和处理模块用以对来自并行探测模块的光信号进行光电转换与处理，并分析获得待测结构表面应变值以及弯曲形变时的曲率半径；

所述光纤应变传感器包括一只金属基底结构，所述金属基底结构上设置有两个光纤光栅敏感单元，且两个光纤光栅敏感单元纤芯距离金属基底下底面的高度不等；

所述两个光纤光栅敏感单元包括第一光纤、第一光栅和第二光纤、第二光栅，金属基底结构上设置有两个平行的凹槽，第一光纤和第二光纤均位于金属基底结构上的凹槽内，并且第一光纤和第二光纤保持平行；

所述数据采集和处理模块支持多个通道多只光纤应变传感器波长解调，通过分析结构表面发生拉伸变形还是弯曲变形，并分析得到结构表面应变值，其具体原理如下：

(1)应变测量设备采集获得第一光栅和第二光栅对应的波长λ₁和λ₂；

(2)根据光纤应变传感器的计算公式得到第一光栅和第二光栅对应的应变值ε₁和ε₂；

(3)如果ε₁＝ε₂，则待测结构表面只有拉伸应变，获得结构表面应变值ε＝ε₁＝ε₂；

(4)如果ε₁≠ε₂，结构表面存在弯曲变形，曲率半径ρ通过以下方式获得：h1和h2分别对应的表示第一光纤和第二光纤的纤芯距离待测结构表面的距离；进而可以得到此时的结构表面应变

2.根据权利要求1所述的用于航天器应变测量的光纤传感系统，其特征在于：所述第一光纤和第二光纤均采用玻璃焊料或者胶粘剂在对应的固定点处固定，并且第一光栅和第二光栅分别位于金属基底结构两端的两个固定点之间。

3.根据权利要求1所述的用于航天器应变测量的光纤传感系统，其特征在于：所述第一光纤和第二光纤的纤芯距离待测结构表面的距离分别为h1和h2，h1≠h2，且h1≤0.5mm，h2≥2h1。

4.根据权利要求1所述的用于航天器应变测量的光纤传感系统，其特征在于：两个光纤光栅敏感单元采用串联或者并联方式连接，并且光纤应变传感器之间串行连接，同一通道上的光纤应变传感器波长均不相同。