聚焦光纤传感创新引领未来 ——记北京航天控制仪器研究所光纤传感研究团队

2025-03-21 13:00 鲁网

为了加速靶场现代化和靶标智能化，提升毁伤效果定量化评估水平，为某新型国防装备性能评估和试验鉴定提供关键技术支撑，团队在既无国内外同领域应用参考、又无工程实际应用先例的情况下，在国内首创了撞击部位测量系统，将光纤传感技术应用于飞行器撞击信息测量领域，攻克了高速撞击信息瞬时测量的技术瓶颈，实现了光纤传感技术在国防上的一次重大创新。基于光纤传感的撞击部位测量系统具备测量精度高、响应速度快、环境适应性好、实时报靶等优点，填补了高速撞击测量领域的技术空白，取得了重大的军事效益。2019年，“高速撞击信息动态测量系统技术”项目荣获国家技术发明奖二等奖。

此外，团队围绕航天工程应用开展了“先进航天飞行器用高性能植入式光纤测量系统”研究。光纤光栅传感器在民用上主要用于测量温度和应变，或以此为基础进行反演获得其他被测物理量，比如在桥梁、大坝等建筑里植入光纤光栅传感器测量应力变化，以判断结构的受力状态以及是否仍在一个比较可靠的范围内工作。王学锋说：“放在钢筋混凝土里的传感器，对体积要求并不严格，相对容易实现较高的性能。但是放到航天器复合材料结构里，就要求传感器细小轻便、不能影响整个结构的强度，还必须保证高精度。”传统电传感器使用的导线中包裹着铜丝，测点多时，铜线数量多、重量大，难以实现植入式测量。光纤直径一般不超过250微米，尤其在航天特殊应用领域，石英直径可能只有80微米，甚至更细，跟头发丝相当。光纤越细，在径向就越脆弱，进行植入式测量时要面对层出不穷的状况。