仪器仪表学报

作者：朱超杰，刘砚涛，刘洋，营笑，孝春成

单位：朱超杰,北京强度环境研究所北京100076,,刘砚涛,北京强度环境研究所北京100076,,刘洋,天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072,idim@tju.edu.cn,营笑,天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072,,孝春成,北京强度环境研究所北京100076,

关键词：低温贮箱共底;光纤布拉格光栅;热输出特性;数据解耦

低温环境下的光纤布拉格光栅（FBG,FiberBraggGratings）热输出效应显著，同时表现出较强的非线性特征，给火箭低温贮箱共底结构的应变和温度测试带来困难。从基本传感原理出发，分析了裸光纤光栅和应变传感光栅的热输出来源，针对火箭低温贮箱地面力学试验提出了光纤布拉格光栅热输出数据解耦方法，搭建了极低温环境下的光纤光栅热输出标定实验系统，获取了光纤光栅在液氦-常温温区范围内的热输出特性曲线，建立了粘贴在与贮箱共底相同材料上的应变传感光栅和裸光纤光栅的热输出响应关系。完成了光纤布拉格光栅在火箭低温贮箱共底结构的应变、温度在线监测应用，通过构建基于光纤布拉格光栅的共底结构应变和温度传感网络，获取了共底结构温度和应变实时数据。结果表明，所提研究可以有效实现光纤布拉格光栅在极低温环境下的热输出数据解耦，准确获取火箭低温贮箱共底结构的应变和温度分布，与低温电阻应变片的应变测试数据对比结果良好，数据相关性超过0.997。该方法实现了极端环境下的全光纤在线测试，具有较高的布置灵活性和传感器存活率，为光纤传感技术在结构低温测试场景的规模化应用提供了案例支撑，为实现光纤的工程化箭载测试奠定了基础。

来源：2025年第8期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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