2019年03月15日

光纖光栅傳感器監測飛機飛行數據


光纖光栅傳感器作為一種新型傳感器,是将傳感器制作在“頭發絲”粗細的光纖内部,以實現應變、溫度、壓力、加速度等多種物理參量的測量,它可以耐受高電壓、抗電磁幹擾,也可以埋入結構機體的内部,多用于在線監測,如橋梁、大壩、油庫、鐵路等。


飛機作為一種高速飛行、使用環境嚴酷、結構精緻複雜的裝備,如何實現飛機結構的安全監測,一直是世界性的難題。而光纖光栅傳感器則解決了這個難題。


利用光纖光栅傳感器,既可以通過數據對異常狀況進行安全預警,通過數據積累實現長期的健康判斷和壽命預測,也可以為飛機機翼的變形提供數據支持,使飛行更加安全、更加智能。


目前國内已經有研發團隊開發出更加小型化、便于分布安裝的光纖傳感系統,使光纖光栅傳感器不僅在飛機上,在鐵路、風電及艦船等監測方面也開始走向更大範圍應用。


傾角傳感器測量飛機飛行角度


傾角傳感器的最佳優勢就是可以直接輸出角度等傾斜數據,可以用來顯示客機的俯仰角度姿态和側滾角度姿态。


飛機有一個重要儀表叫做姿态指引儀,這個儀器需要一個非常重要的電子器件就是傾角傳感器。傾角傳感器通常安裝在硬度非常好的客機的機翼上,當客機在起飛的時候,傾角傳感器可以實時的把客機當前的起飛俯仰角度測量出來,并可以通過數字或者模拟量的信号傳輸到客機的飛行儀表的綜合顯示系統。


在客機正常飛行的時候,傾角傳感器可以實時的把客機當前的飛行俯仰角度和側滾角度測量出來,并把傾角信号傳輸到顯示系統,使得機長或者副駕駛能夠實時的了解客機當前的飛行姿态,大大提高了客機飛行的安全性。


壓力傳感器保證大氣數據精準


随着現代飛機對大氣數據信息的數量和其精度要求的不斷提高,使得在飛機上廣泛采用大氣數據計算機來測量各種大氣數據信息,其最基本的信息是飛行高度、指示空速、真空數、M數、大氣溫度和密度六個,其餘信息皆由這6個信息演變而來。


可以發現,這6個信息又依靠全壓、靜壓、總溫和攻角四個原始參數解算而來。

準确地測量這些原始參數,對保證大氣數據計算機精确、可靠地工作是十分重要的,這對測量全壓和靜壓的壓力傳感器要求也具有高重複性、穩定性和高精度性。


壓力傳感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。如壓力式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優異的特點,應用在飛機的振動和沖擊測量中。壓力傳感器也可以用來測量飛機發動機内部燃燒壓力的測量與真空度的測量。


高度傳感器測量飛機飛行高度


高度計是飛機飛行器中重要的傳感器,對于飛行器的安全飛行與自主控制具有十分重要的作用。這裡以直升機為例。直升機的垂向控制是通過控制主旋翼的升力而實現的,垂向控制的高度信息和垂向速度信息就來自于高度傳感器,記錄下地面的氣壓,和直升機的飛行時氣壓值進行比較,由于飛的越高壓力越低,通過兩者之間的差就能計算出直升機當前的高度。


通過高度的變化,就可以計算出垂向的速度。但一旦高度傳感器出現故障,無人直升機的垂向控制系統就會出現問題,導緻嚴重的事故。


如果說一輛普通汽車上有幾百隻傳感器,那麼飛機上則有幾千甚至上萬個傳感器來保證飛機的安全運行。


除了上述舉的例子外,飛機上的傳感器應用還有:溫度傳感器測量飛機發動機的溫度,溫濕度傳感器測量飛機室内的溫濕度,油位傳感器測量飛機内郵箱的油位,加速度傳感器和速度傳感器測量飛機飛行的加速度和速度,煙霧傳感器來進行煙霧報警,超聲波傳感器來監控飛機的位置,還有慣性傳感器等等。


飛機上的傳感器多不勝數,每個傳感器都在它們的崗位上默默的奉獻着,沒有重要與不重要的區别,它們都是保證飛機安全飛行的保證。在現代工業生産尤其是自動化生産過程中,要用各種傳感器來監視和控制生産過程中的各個參數,使設備工作在正常狀态或最佳狀态,并使産品達到最好的質量。因此可以說,沒有衆多的優良的傳感器,現代化生産也就失去了基礎。


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各類現代傳感器應用在飛機領域中

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