飞机大气压力光纤传感阵列监测仪

The atmospheric pressure is one of the most important flight parameters, whose precision directly related to the safety of the flight and flight performance. The development of the technology of modern advanced fighter has high mobility, high stealth property, big Mach number. At present, the vibration cylinder pressure sensor’s metal structure and volume can’t reduce the radar wave reflection effectively and goes against the embedded layout, so we desperately need to research an atmospheric pressure monitor, which has the characteristics such as stealth, small size, high precision and high stability. Optical fiber sensor contains no metal composition and has a good stealth property, which is suitable for the fighter plane. The project based on the previous studies, and we will develop with independent intellectual property rights and research the aircraft atmospheric pressure Monitor instrument by Fiber optic sensor array which is suitable for the plane. Our project will be combined with optical fiber technology and micro processing technology in order to develop a new high precision optical fiber sensing head and break the bottleneck of the stability. In the optical fiber pressure demodulation unit and algorithm, it is based on a double refraction wide optical wedge and polarization interference demodulation technology, and we hope to realize high precision and wide dynamic range interference signal demodulation. Study the optical fiber atmospheric pressure sensor’s multiplexing and network technology, develop the method of temperature compensation, solve the problems such as the flow of the temperature of the sensor, achieve 0.04% F.S accuracy and multi-channel surveys, integrate with the air data system, develop user’s airborne trial and compile technical standard, are useful for laying a foundation industrialization and promoting our country''s embedded the air data system technology and stealth technology in the aviation field , so do the development of the optical fiber sensing technology.

大气压力是飞机重要飞行参数，其准确性直接关系飞机安全和飞行性能，高机动性、高隐身性、大马赫数是现代先进战斗机技术的发展前沿，目前振筒式压力传感器的金属结构和体积不利于降低雷达波反射和嵌入式布置，迫切需要研制具有隐身性、小尺寸、高精度、高稳定性的新型飞机大气压力监测仪。光纤传感头不含金属成分，具有良好隐身性，很适合战斗机应用。本项目在前期研究基础上，将研制具有自主知识产权、适合飞机装备的飞机大气压力光纤传感阵列监测仪。项目将结合光纤技术和微加工技术研制新型高精度光纤压力微传感头。基于双折射宽光楔和偏振干涉解调技术研制光纤压力解调单元和算法，实现高精度、宽动态范围干涉信号解调。研究光纤压力传感多路复用和网络技术，全温补偿方法，解决传感器温漂等问题，实现0.04%F.S.精度，与飞机现有后端大气数据系统融合，开展用户机载试用，，促进我国航空嵌入式大气数据系统技术、隐身技术和光纤传感技术的发展。

大气压力是飞机重要飞行参数，其准确性直接关系飞机安全和飞行性能，高机动性、高隐身性、大马赫数是现代先进战斗机技术的发展前沿，对新型压力传感器研制提出了迫切需求。项目进行了飞机整流罩表面气体流场分析，建立了微传感头弹光耦合和应力影响模型，优化了微传感头结构，研制成高精度光纤压力传感器。研究了解调单元的光路系统，开发了信号采集和处理电路，提出了高效的解调算法。完成多路复用方法研究，实现了多路阵列传感，建立起专用大气压力测试系统，研制成光纤温度传感器实现温度补偿。完成监测仪的样机定型和整机风洞试验等。项目取得一系列突破，包括提出密闭微腔真空度非侵入式测试新方法，解决了以往键合传感头芯片密闭腔内残余气压以往无法测试的难题；提出了光纤法珀微腔压力传感色散补偿相位解调理论，解调精度比国外同类技术提高 30%；提出了低相干干涉的波分复用解调方法，解决了相同参数的多个光纤微腔压力传感器同时解调难题；提出了兼容光纤法珀压力传感器的新型温度传感器，实现温度补偿；光纤法珀压力传感器首例风洞试验成功，为在飞机平台的应用提供了重要的数据支撑。项目发表学术论文 29 篇，其中 16 篇SCI检索（SCI 一区2篇、二区论文 7 篇），28 篇 EI检索。申请发明专利30项，其中授权美国专利2项，授权中国发明专利24 项。提出国家标准1项。以项目为主要内容之一的研究成果获2016年国家技术发明二等奖1项（已公示）和2013年天津市技术发明一等奖。国际会议特邀报告 4 次。著作《光纤传感网》（待出版）获2015国家科技著作出版基金资助。在本项目资助下，2014年1人晋升教授，2014年1人留校任讲师，2015年1人留校任副教授。项目培养博士后 4 人，毕业博士4人，在读博士生2人，毕业硕士 11人，在读硕士6人。项目研制成的具有自主知识产权的飞机大气压力光纤传感阵列监测仪对于我国航空技术和国防事业的发展具有重大意义。