针对飞行器机载环境多参量综合测试需求, 研究了一种基于反射光谱特征辨识的光纤布拉格光栅(FBG)气压与温度集成监测方法, 给出了基于膜片式结构的双参量传感机理及其理论模型。 采用基于耦合模理论的OptiGrating软件, 得到不同气压与温度条件下光纤布拉格光栅传感器仿真反射光谱。 在此基础上, 借助弹塑性和恢复性能优良的平膜片感压机构, 构建了膜片式双光纤气压/温度集成监测模型。 研究表明, 恒温条件下应变传感光纤光栅反射光谱随气压增加而逐渐向短波方向偏移, 其中心波长灵敏度约为0.803 0 nm·MPa-1, 且反射谱主峰及其旁瓣峰值均随气压变化呈现良好线性关系; 当气压恒定而温度变化时, 处于仅感温不受力状态的温度传感光纤光栅反射光谱中心波长灵敏度约为9.39 pm·℃-1; 当气压与温度交叉变化时, 能够实现对变温条件下的微小气压变化实时监测。 传感光纤光栅受非均匀应变效应反射光谱存在一定啁啾现象, 其反射光谱旁瓣峰值波长随环境温度、 气压变化均会发生偏移, 具有良好线性关系, 且在不同气压下反射光谱对应的同一阶数旁瓣峰值幅度相等。 该研究能够为航空航天器系统多物理参量在线综合测试提供有益帮助。

针对航空航天领域铝合金结构服役过程腐蚀监测需求, 提出了一种基于铝质细管结构的预载荷型光纤光栅腐蚀传感器。 给出了铝合金结构腐蚀在役监测机理, 得到光纤光栅反射光谱特征与铝质细管厚度变化之间的理论关系模型, 构建了酸碱环境下的光纤光栅腐蚀监测试验系统。 通过在细管内部配置不受力且仅感受温度变化的光纤光栅传感器, 解决了被测目标的温度与应力交叉敏感问题。 研究表明, 这种铝质细管封装设计不仅可以感受腐蚀对其力学性能的影响, 还能够屏蔽外界腐蚀因素对管内光纤感知器件的干扰。 随着金属管腐蚀程度加深, 其管壁逐渐变薄, 光纤光栅反射光谱逐渐向短波长方向偏移, 且管壁厚度变化与光栅中心波长偏移量之间呈较好单调关系。 这些特性能够为进一步开展基于光纤感知器件的机械结构在役腐蚀监测研究提供有益帮助。