[發(fā)明專利]一種基于光纖光柵傳感器的槳葉復雜環(huán)境測試系統(tǒng)及測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011575254.8
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112729146B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王瀟;詹祺;李博;夏品奇
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;B64F5/60
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 徐曉鷺

本發(fā)明公開一種基于光纖光柵傳感器的槳葉復雜環(huán)境測試系統(tǒng)及測試方法，該系統(tǒng)及方法通過固定實驗臺、亞克力水箱、壓力傳感器、漩渦發(fā)生器、加熱裝置、液氮降溫裝置、溫度監(jiān)控裝置、FBG（FIBER BRAGG GRATING，光纖布拉格光柵）傳感器、傳感器保護罩、寬帶光源發(fā)射器、光纖耦合器、光纖光柵波長解調(diào)器等簡易裝置實現(xiàn)控制環(huán)境溫度、控制槳葉流場、控制槳葉離心力等要素的功能，模擬槳葉在復雜環(huán)境條件下的工作場景，測量出其在復雜環(huán)境動載荷下的響應(yīng)特性。該發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，操作方便，可行性高、可操作變量多的優(yōu)點。在測量方面精度高、準確性好、反應(yīng)靈敏能有效反應(yīng)槳葉在工作時的特征。該項發(fā)明對直升機的研究具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儀器儀表與科學和直升機交叉領(lǐng)域，特別涉及一種基于光纖光柵傳感器的槳葉復雜環(huán)境測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

直升機槳葉在復雜環(huán)境中的動載荷測試問題，一直是困擾直升機相關(guān)領(lǐng)域科學家的疑難雜癥，針對此問題發(fā)明了基于光纖光柵傳感器的槳葉復雜環(huán)境測試系統(tǒng)。在直升機槳葉測試實驗中有很多測試裝置，如風洞實驗裝置、振動測試裝置和旋轉(zhuǎn)臺等。

但此類實驗裝置只能完成單一控制變量實驗，并且實驗裝置占地面積大、使用維護成本高。

發(fā)明內(nèi)容

針對于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的北斗接口轉(zhuǎn)接裝置，該裝置具有精度高、準確性好、反應(yīng)靈敏等特點，能夠較為準確的反映槳葉受到外載荷時所產(chǎn)生的應(yīng)變。對直升機研究具有重大意義。

本發(fā)明一種基于光纖光柵傳感器的槳葉復雜環(huán)境測試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括水箱測試裝置、光學測量裝置，所述水箱測試裝置內(nèi)包含待測槳葉，基于采用水箱、水箱內(nèi)的漩渦發(fā)生裝置，用于模擬出槳葉在不同工作溫度及溫度突變時的應(yīng)變；所述光學測量裝置包含寬帶光源發(fā)射器、光纖耦合器、光纖光柵波長解調(diào)器，用于產(chǎn)生測試所需的采樣光源。

進一步的，所述水箱測試裝置包括固定試驗臺、槳葉固定夾、亞克力水箱、水箱固定夾；

所述固定試驗臺上設(shè)有槳葉固定夾，所述槳葉固定夾將待測槳葉懸掛在固定試驗臺上；

在所述槳葉外為亞克力水箱，所述亞克力水箱通過水箱固定夾固定于所述槳葉上。

進一步的，所述亞克力水箱內(nèi)設(shè)有漩渦發(fā)生器、加熱裝置、液氮降溫裝置、溫度監(jiān)控裝置；

所述亞克力水箱的本體包含底板、側(cè)板和背板，在所述底板上集成了漩渦發(fā)生器，側(cè)板的頂部和底部分別設(shè)置入水口和出水口；在所述亞克力水箱內(nèi)部側(cè)板等距豎直放置溫度傳感器，背板底部設(shè)置加熱和冷卻裝置預(yù)留口，正面板和背板中央有對稱、等距的水箱固定夾預(yù)留口。

進一步的，所述水箱固定夾為圓柱狀體，其連接在水箱正反兩個側(cè)板和所述槳葉上；

所述水箱固定夾是一根頂部集成了壓力傳感器的圓柱形螺栓，圓柱表面有與水箱配套的螺紋，可以通過控制旋出旋進深度來改變固定夾施加在槳葉表面的載荷，此載荷通過壓力傳感器傳輸至顯示器，可實時觀察并作出相應(yīng)的調(diào)整。水箱的正反板面上對稱放置5個水箱固定夾，根據(jù)需求在槳葉不同位置提供穩(wěn)定且大小不同的夾持力來將水箱懸掛于槳葉上。

更進一步的，所述光學測量裝置包含寬帶光源發(fā)射器、光纖耦合器、光纖光柵波長解調(diào)器、FBG傳感器組；

所述FBG（FIBER BRAGG GRATING，光纖布拉格光柵）傳感器組由多個FBG傳感器串聯(lián)組成，寬帶光源輸出口連接通過光纖與FBG傳感器組相連接，F(xiàn)BG傳感器組的另一頭連接光纖耦合器的任意輸入端口，光纖耦合器輸出端口與光纖光柵波長解調(diào)器輸入端口相連接。光纖耦合器輸出端口需要按照從左到右、第一排接滿再接第二排的規(guī)律依次連接。

作為本申請的一種優(yōu)選實施方案，所述光學測量裝置還包括傳感器保護罩，所述傳感器保護罩覆蓋于FBG光纖光柵傳感器之上并貼于槳葉表面，用于保護FBG光纖光柵傳感器免受環(huán)境因素影響。