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光纤阵列式结冰探测系统的研究
资料介绍
飞机结冰危害很大,冰风洞试验作为飞机结冰研究的基本手段,试验中需要监控结冰信息。目前结冰探测大多是单点探测,多点结冰探测的研究意义很大。光纤结冰传感器很适合多点化,因此设计和研究能测多点结冰信息的光纤阵列式结冰探测系统,系统的设计为光路和电路两部分。
光路部分主要是探头的研究,利用了光强调制的原理和一发两收的差分检测法,光源和光电探测器采用了红外收发对管,光纤使用1mm的塑料光纤,采用了等间距三光纤分布模式和网格状排列方式。
系统的电路部分除了电源分为三个模块,分别是弱信号检测模块、逻辑切换模块、结冰信号处理模块。弱信号检测模块由核心仪器7265锁定放大器、前置放大电路和带通滤波电路组成。主要使用信号调制和锁定检测的微弱信号检测方法测量各路微弱的光电二极管差分信号。多路逻辑控制模块主要实现多路结冰信号共用一个锁定放大器测量的逻辑控制,CPLD为逻辑切换部分的核心控制器件,控制模拟多路开关和红外发光二极管调制驱动电路。结冰信息计算模块的主要作用是和锁定放大器通讯,并计算出各个点的结冰厚度、结冰速率、温度、报警状态等结冰信息,C8051F020单片机系统的硬件和结冰计算软件配合实现了这些功能。
使用微弱信号检测模块配合测试工件搭建了阵列式结冰探测测试系统。研究了测试系统中锁定放大器的使用,测试验证了电路设计的正确性,进行了原理性结冰试验,测试了信号大小和信号变化趋势,初步证明了系统测量冰厚的可行性。
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