CN107917784A - 一种基于光纤光栅的输油管路漏油检测***及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及航空管路漏油检测技术领域，提供一种基于光纤光栅的输油管路漏油检测***及其工作方法。该***包括检测传感器、多通道的波长解调仪和计算机，所述检测传感器由基底材料、敏感材料、光纤光栅组成，光纤从敏感材料和基底材料中穿过，并分别在敏感材料和基底材料的中间设置两个波长不同的光栅，敏感材料中的光栅为检测光栅，基底材料中的光栅为参考光栅，参考光栅和检测光栅对称布置于飞机导管的接头处。本发明能够全面监控飞机燃油、滑油、液压油***管路的漏油情况，为日常维护和空中险情处理提供准确及时的信息，保障飞行安全。

Description

一种基于光纤光栅的输油管路漏油检测***及其工作方法
技术领域
本发明涉及航空管路漏油检测技术领域，具体的说是一种基于光纤光栅的输油管路漏油检测***及其工作方法。
背景技术
飞机管路***的渗漏检测是飞机检查过程中一项困难且复杂的任务。飞机上***很多，必须保证飞机上所有***的密封性，才能确保飞机能够安全飞行。航空管路***主要由液压***、燃油***和滑油***组成，各个***的工作环境和工作状态不同，目前缺少一种专门为航空管路检测漏油方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种基于光纤光栅的输油管路漏油检测***及其工作方法，该检测***能够全面监控飞机燃油、滑油、液压油***管路的漏油情况，为日常维护和空中险情处理提供准确及时的信息，保障飞行安全。
本发明的目的是通过如下技术措施来实现的：一种基于光纤光栅的输油管路漏油检测***，包括检测传感器、多通道的波长解调仪和计算机，所述检测传感器由基底材料、敏感材料、光纤光栅组成，所述敏感材料由遇油溶胀的三元乙丙橡胶构成， 呈长条状，与飞机导管接触的表面凹凸不平，敏感材料的胶体中打有多个小孔，所述基底材料由三元乙丙橡胶构成，呈长条状，基底材料的表面覆盖一层环氧树脂，光纤从敏感材料和基底材料中穿过，并分别在敏感材料和基底材料的中间设置两个波长不同的光栅，敏感材料中的光栅为检测光栅，基底材料中的光栅为参考光栅，参考光栅和检测光栅对称布置于飞机导管的接头处，所述检测传感器与多通道波长解调仪相连，所述多通道波长解调仪通过PCI总线连接到计算机。
在上述技术方案中，检测传感器通过卡箍固定在飞机导管的接头处，卡箍由铝合金材料制成。
在上述技术方案中，多通道波长解调仪的每个通道布置5个检测传感器，检测传感器通过光纤串联在一起，相邻两个检测传感器中的检测光栅的中心波长相差15nm。
本发明还提供了一种上述的基于光纤光栅的输油管路漏油检测***的工作方法，包括以下步骤：
（1）通过卡箍在飞机燃油、滑油、液压油***管路的各个接头处布置检测传感器，每个检测传感器上都对称布置有参考光栅和检测光栅，它们的初始中心波长差Δλ0为5nm；
（2）使用多通道的波长解调仪对检测传感器的输出波长进行解调，每个通道串联5个检测传感器，共有16个通道，通过波分复用的方式解调，每个通道上的检测传感器通过光纤串联在一起，相邻两个检测传感器中的检测光栅的中心波长相差15nm；
（3）使用扫描频率为500Hz,波长范围为1510-1590nm的光源逐次扫描各个通道，波长解调仪记录各个光栅的波长数据，计算机通过通道号和中心波长的值分辨出各个检测传感器，由此监控整架飞机的管路状态；
（4）当飞机的某个部位管路发生漏油时，该处的检测传感器的敏感材料开始膨胀，内部应力结构发生变化，检测光栅被拉动，中心波长变大，而基底材料不会发生膨胀，参考光栅的中心波长不变，此时，检测光栅和参考光栅的中心波长差Δλ的值会变大，设置合适的阈值e，当Δλ大于e时，***认为此处发生了漏油，开始报警。
在上述技术方案中，阈值e为8nm。
本发明基于光纤光栅的输油管路漏油检测***及其工作方法，结构简单、实施方便，能够全面监控飞机燃油、滑油、液压油***管路的漏油情况，为日常维护和空中险情处理提供准确及时的信息，保障飞行安全。同时还具有以下优点：
1.电绝缘性能好,安全可靠：光纤无需电源驱动,适宜于在易燃易爆飞机燃油***中使用。
2.抗电磁干扰：一般电磁辐射的频率比光波低许多,在光纤中传输的光信号不受电磁干扰的影响，适用于飞机内部复杂环境。
3.补偿性能好：飞机内部各个***的工作部位的温度和振动差异极大，为此本***在每个检测传感器上都设置了对称的参考光栅，适用于飞机的各个部位，同时还可以避免飞机因为剧烈振动产生误报。
附图说明
图1为检测传感器的结构示意图。
图2为检测传感器的安装示意图。
图3为解调***示意图。
其中：1.敏感材料、2.基底材料、3.光纤、4.卡箍、5.检测光栅、6.参考光栅。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1、2所示，本实施例提供一种基于光纤光栅的输油管路漏油检测***，包括检测传感器、多通道的波长解调仪和计算机，所述检测传感器由基底材料、敏感材料、光纤光栅组成，所述敏感材料由遇油溶胀的三元乙丙橡胶构成， 呈长条状，与飞机导管接触的表面凹凸不平，敏感材料的胶体中打有多个小孔，增大与油的接触面积，加快橡胶的膨胀，所述基底材料由三元乙丙橡胶构成，呈长条状，基底材料的表面覆盖一层环氧树脂，隔绝与油的接触。光纤从敏感材料和基底材料中穿过，并分别在敏感材料和基底材料的中间设置两个波长不同的光栅，敏感材料中的光栅为检测光栅，基底材料中的光栅为参考光栅，参考光栅和检测光栅对称布置于飞机导管的接头处，所述检测传感器与多通道波长解调仪相连，所述多通道波长解调仪通过PCI总线连接到计算机。
在上述实施例中，检测传感器通过卡箍固定在飞机导管的接头处，卡箍由铝合金材料制成。卡箍的大小根据飞机不同部位的导管尺寸确定。
在上述实施例中，多通道波长解调仪的每个通道布置5个检测传感器，检测传感器通过光纤串联在一起，相邻两个检测传感器中的检测光栅的中心波长相差15nm，如图3所示。
本实施例还提供了一种上述的基于光纤光栅的输油管路漏油检测***的工作方法，包括以下步骤：
（1）通过卡箍在飞机燃油、滑油、液压油***管路的各个接头处布置检测传感器，因为飞机不同部位的振动、温度相差极大，因此每个检测传感器上都对称布置有参考光栅和检测光栅，它们的初始中心波长差Δλ0为5nm；当***工作时，因为参考光栅和检测光栅对称布置，且都镶嵌在三元乙丙橡胶中，在不漏油的情况下两个光栅的中心波长差Δλ始终保持在5nm左右；
（2）采用波分复用和空分复用相结合的方法，将各个检测传感器组成分布式检测***，使用多通道的波长解调仪对检测传感器的输出波长进行解调，每个通道串联5个检测传感器，共有16个通道，每个通道上的检测传感器通过光纤串联在一起，相邻两个检测传感器中的检测光栅的中心波长相差15nm；
（3）使用扫描频率为500Hz,波长范围为1510-1590nm的光源逐次扫描各个通道，波长解调仪记录各个光栅的波长数据，计算机通过通道号和中心波长的值分辨出各个检测传感器，由此监控整架飞机的管路状态；
（4）当飞机的某个部位管路发生漏油时，该处的检测传感器的敏感材料遇油开始膨胀，敏感材料内部应力结构发生变化，检测光栅被拉动，中心波长变大，而基底材料不会发生膨胀，参考光栅的中心波长不变，此时，检测光栅和参考光栅的中心波长差Δλ的值会变大，当Δλ大于8nm时，***认为此处发生了漏油，开始报警。
本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于光纤光栅的输油管路漏油检测***，其特征是：包括检测传感器、多通道的波长解调仪和计算机，所述检测传感器由基底材料、敏感材料、光纤光栅组成，所述敏感材料由遇油溶胀的三元乙丙橡胶构成， 呈长条状，与飞机导管接触的表面凹凸不平，敏感材料的胶体中打有多个小孔，所述基底材料由三元乙丙橡胶构成，呈长条状，基底材料的表面覆盖一层环氧树脂，光纤从敏感材料和基底材料中穿过，并分别在敏感材料和基底材料的中间设置两个波长不同的光栅，敏感材料中的光栅为检测光栅，基底材料中的光栅为参考光栅，参考光栅和检测光栅对称布置于飞机管路的接头处，所述检测传感器与多通道波长解调仪相连，所述多通道波长解调仪通过PCI总线连接到计算机。
2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的输油管路漏油检测***，其特征是：检测传感器通过卡箍固定在飞机管路的接头处，卡箍由铝合金材料制成。
3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的输油管路漏油检测***，其特征是：多通道波长解调仪的每个通道布置5个检测传感器，检测传感器通过光纤串联在一起，相邻两个检测传感器中的检测光栅的中心波长相差15nm。
4.一种如权利要求1所述的基于光纤光栅的输油管路漏油检测***的工作方法，其特征是该方法包括以下步骤：
（1）通过卡箍在飞机燃油、滑油、液压油***管路的各个接头处布置检测传感器，每个检测传感器上都对称布置有参考光栅和检测光栅，它们的初始中心波长差Δλ0为5nm；
（2）使用多通道的波长解调仪对检测传感器的输出波长进行解调，每个通道串联5个检测传感器，共有16个通道，通过波分复用的方式解调，每个通道上的检测传感器通过光纤串联在一起，相邻两个检测传感器中的检测光栅的中心波长相差15nm；
（3）使用扫描频率为500Hz,波长范围为1510-1590nm的光源逐次扫描各个通道，波长解调仪记录各个光栅的波长数据，计算机通过通道号和中心波长的值分辨出各个检测传感器，由此监控整架飞机的管路状态；
（4）当飞机的某个部位管路发生漏油时，该处的检测传感器的敏感材料开始膨胀，内部应力结构发生变化，检测光栅被拉动，中心波长变大，而基底材料不会发生膨胀，参考光栅的中心波长不变，此时，检测光栅和参考光栅的中心波长差Δλ的值会变大，设置合适的阈值e，当Δλ大于e时，***认为此处发生了漏油，开始报警。
5.根据权利要求4所述的基于光纤光栅的输油管路漏油检测***的工作方法，其特征是：阈值e为8nm。
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