机翼盒段载荷监测：光纤Bragg光栅传感技术的应用

"基于准分布式光纤光栅传感器的机翼盒段载荷监测 (2009年)" 本文是关于利用光纤布拉格光栅（FBG）传感器进行机翼盒段载荷监测的研究论文，主要涉及以下几个重要知识点： 1. 光纤布拉格光栅（FBG）传感器：FBG传感器是一种基于光纤的光学传感器，它利用光的布拉格反射原理工作，能够在光纤内部形成一个特定的光波长反射点。当光纤受到外部应变、温度等物理量变化时，反射波长会发生改变，从而实现对这些参数的高精度监测。 2. 有限元模型（FEM）：在研究中，研究人员首先建立了一个某型飞机机翼盒段的有限元模型。这种模拟技术可以用来预测结构在各种载荷下的应力和应变分布，为后续的实验提供理论基础。 3. 波分复用（WDM）技术：为了实现分布式监测，论文采用了波分复用的形式构建传感网络。这意味着多个FBG传感器可以在同一根光纤上工作，每个传感器对应不同的光波长，从而实现对多个位置的应变同时监测。 4. 温度补偿：在FBG传感器应用中，温度变化会影响其反射波长，导致误读。因此，研究中探讨了传感网络的温度补偿方法，以确保在不同环境温度下仍能准确监测载荷。 5. 载荷监测实验：通过波长监测方法，研究人员对机翼盒段结构进行了不同载荷条件下的实验。实验结果显示，传感器的波长偏移与施加的载荷呈线性关系，但线性的斜率会根据加载点的位置发生变化。这表明传感器能够敏感地捕捉到不同部位的载荷差异。 6. 灵敏度分析：传感器的最大载荷监测灵敏度达到3.09 pm/N，意味着每增加1牛顿的力，传感器的波长将偏移3.09 picometers（pm）。这是一个重要的性能指标，表明该系统具有高分辨率和精确的载荷测量能力。 7. 应用背景：这项研究对于飞机结构健康监测和维护具有重要意义，特别是对于机翼这样关键的飞行部件。实时、准确地监测机翼盒段的载荷可以帮助预防结构损伤，提高飞行安全性和可靠性。 关键词包括：光纤布拉格光栅传感器、载荷监测、波分复用、波长偏移、机翼盒段。该论文属于工程技术领域，发表在2009年的《南京航空航天大学学报》上，对于航空工程领域的研究和实践提供了有价值的参考。