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用于火箭推进试验的高清晰度光纤传感

航天飞行固有的风险使火箭推进系统的地面测试制度必须是全面的和非常高的保真度。Luna的高清光纤传感仪器(ODiSI)在概念上被证明是对传统仪器的一种可行的补充,以监测既危险又无法到达的地点。和我们的搭档一起,Fabrisonic有限责任公司最近,Luna Innovations展示了SensePipe。

SensePipe结合了高清光纤传感器用超声波增材制造技术嵌入管道的一部分。SensePipe是一种偶入式管道截面,能够测量多种参数,包括分布温度、压力、应变和热流密度,使工程师能够更好地了解流体流动和管道系统的结构健康状况。

嵌入式多参数光纤传感器
SensePipe设计渲染

超声波增材制造是一种通过超声波将一系列金属箔焊接成三维形状来制造固体金属物体的工艺。UAM与许多不同的金属兼容,包括各种铝合金、铜、钢等。三个SensePipe原型由6061-T6铝材制成,每个样品中嵌入了两个高清光纤传感器。使用Luna Innovations专利的光学频域反射(OFDR)方法对光纤传感器进行测试,沿传感器长度每0.65mm直接测量温度和应变。由于每个传感器可测量数千个点,该技术提供了所有可行的传感技术中最完整的管道段温度和应变图像。

SensePipe被灌满液氮用于低温测试。
SensePipe被灌满液氮用于低温测试。
SensePipe数据

SensePipe设计考虑了光纤传感器在管壁的位置和布局,可以直接测量内外温度、轴向应变和箍向应变。从这些值可以推导出局部压力和热流密度。在实验室环境中进行了测试,以证明使用系统的应变和温度响应来推导压力和热流密度的可行性。该原型用于测量高达20.7 MPa的压力,温度从-191°C到70°C,并获得热流测量6 (10)5) W / m2。

在火箭推进测试中使用SensePipe有许多优点。传统的仪器仪表需要大量的布线,在现场管理起来既笨重又费力。电线也容易受到电磁干扰产生的感应电流,因此可能影响测量精度。通过将多个测量集成到一组光纤传感器中,测试基础设施可以大大减少。SensePipe成功展示了将光纤传感器嵌入UAM金属部件的能力。除了火箭推进测试之外,SensePipe还被应用到其他工艺管道应用中。欲了解更多关于SensePipe或Luna Innovations高清光纤传感技术的信息,请联系我们solutions@www.toys4btc.com

应答:

  • 作者要感谢NASA通过第一阶段STTR(合同#80NSSC18P2125)资助这项研究。

引用:

  • Boulanger, A.J, Kominsky D., Hehr A., Herbert P.,“用于多参数流体测量的嵌入式光纤传感器”,NASA第1阶段STTR合同#80NSSC18P2125