光纤光栅FBG在曲面动态检测中的应用研究

"FBG在曲面检测中的应用，利用光纤光栅FBG的传感阵列系统，结合形状记忆合金SMA，实现对薄板类曲面的动态检测和监控，尤其适用于太阳能帆板、飞机机翼等复杂曲面的变形监测。该系统通过空分复用和波分复用技术布置传感器，根据曲面应力状况进行分布式植入，实时重建曲面形状并显示，具有高精度和线性关系。" 光纤光栅FBG（Fiber Bragg Grating）是一种在光纤内创建的周期性折射率变化，它能够反射特定波长的光，而允许其他波长通过。这种特性使其成为传感器领域的理想选择，尤其是在曲面检测中的应用。FBG传感器能够敏感地响应应变、温度等物理量的变化，通过监测FBG中心波长的变化，可以获取被测物体的应力、应变等信息。 在本文中，作者樊红朝、钱晋武等人提出了一种创新的检测方案，将FBG传感器封装在形状记忆合金SMA上。SMA在恒温状态下能保持其原始形状，当受到应力作用时会发生变形，且能恢复原状。通过预应力封装FBG，扩大了其检测拉应力的范围，增强了传感器对曲面变形的敏感性。 检测系统利用空分复用和波分复用技术，将FBG阵列灵活布置在被测曲面上。传感器的分布根据曲面的应力状况进行优化，应力大的区域布置更多传感器，形成稠密的阵列，而应力小的区域则采用稀疏的阵列。这样设计能够提高检测的精确性和效率。 当曲面发生变形时，FBG的中心波长会相应变化。解调仪器读取这些变化，并将其转化为曲率信息。计算机根据这些信息实时重建曲面形状，提供动态的检测结果。实验结果证明，该传感阵列系统具有良好的线性关系，传感器布局合理，测量精度高。 传统的曲面检测方法，如三坐标测量机、结构光法等，通常用于静态曲面的检测，无法满足动态曲面检测的需求，特别是在大型薄壳或板状结构的场合。而FBG传感阵列系统的应用，解决了这一难题，适用于航天飞行器的太阳能帆板、飞机机翼等动态复杂环境下的曲面监测，有助于防止因振动和变形引起的损害。 关键词：FBG、传感阵列、面形检测、SMA、动态检测、曲面监控。这项研究得到了高等学校博士点学科专项科研基金和国家自然科学基金的支持，对于提升曲面检测技术的精度和实时性具有重要意义。