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。

针对板结构低速冲击定位需求，通过构建分布式光纤布拉格光栅（FBG）传感网络，并以光纤光栅传感器感知的冲击响应信号时间序列的关联维数作为冲击特征量，研究了关联维数与冲击点和传感器之间距离的分布规律。基于此分布规律，对冲击载荷位置进行了区域辨识，采用三圆取交的冲击定位算法实现了对冲击载荷位置的坐标定位。对机翼盒段结构划分区域，根据算法特点优化传感器排布，搭建冲击载荷监测实验系统，并进行低速冲击载荷实验。实验结果表明，在30 cm×30 cm的机翼盒段板结构上随机选取10个测试点进行低速冲击定位识别，实现了所有冲击实验点区域辨识，其正确率高达100%，坐标定位的平均误差为3.5 cm。该方法利用了6个光纤布拉格光栅传感器能够有效地实现对冲击载荷位置辨识，对实现分形维数与冲击监测技术相结合具有一定意义。