摘 要

在凌云公司实习的时候，发现飞机维护的过程中，出现问题最多的就是飞机的液压管路，接头处经常会发生漏油问题。为此，本文提出一种基于光纤光栅传感器的飞机液压管路漏油检测系统，它相较于传统传感器来说具有性质稳定、反应快、具有很高的灵敏度、使用时不用接通电源等优点，还具有一个传感器检测多个漏油具体位置的优点，非常适合航空液压管路液压油的泄漏检测。本论文主要工作如下：

（1）通过对航空管路漏油检测传感器的要求和工作方式进行分析，提出使用光纤光栅传感器进行液压管路漏油检测和定位，通过查阅资料和实验，本文决定使用三元乙丙橡胶（EPDM）作为敏感材料，漏油会使EPDM发生体积膨胀，这时候光纤光栅会受到轴向应力的作用，使其反射的波长发生漂移进行漏油情况的检测。

（2）通过查阅资料以及老师的指导，选择合适的敏感材料作为传感器的敏感元件，然后通过实验选择最合适的材料，并对它的性能进行验证，通过对硅胶和三元乙丙橡胶的性能对比，以及之后的实验，最后得出了三元乙丙橡胶最适合作为本次传感器的敏感材料，EPDM具有很好的溶胀性、抗老化性并且它的成本很低，满足本次的设计。

（3）光纤光栅漏油检测传感器的设计以及制作，以及解调仪解调之后数据的处理，上传到上位机之后利用LabVIEW进行数据处理并实现报警。

关键词：光纤光栅；光纤传感器；漏油检测

Abstract

Aircraft Pipeline Leakage is the most common problem in aircraft maintenance, which is a great threat to aircraft flight safety, in which the hydraulic system piping the most serious oil spill. To this end, we propose a new type of oil spill detection system, mainly based on fiber grating sensor. It is compared with the traditional sensor has a stable nature, fast response, with high sensitivity, the use of power and other advantages, but also has a fiber multiple measuring points, The advantages of very suitable for aviation hydraulic pipe hydraulic oil leakage detection. What I do in this dissertation including:

(1) Through the analysis of the requirements and working methods of the oil pipeline oil leakage detection sensor, it is proposed to use the fiber grating sensor to detect and locate the oil pipeline oil leakage. At the same time the use of silica gel as a sensitive element, oil leakage to the silicone swelling, so that the fiber Bragg grating be stressed, so that the wavelength of reflection changes in the detection of oil spills.

(2) The selection and preparation of sensitive materials, through access to information, the performance of a variety of polymer materials were compared, obtained silica gel is the ideal sensitive material. Preparation of sensitive material, the formula is: a silicone formula, which includes the following components mold silica gel 100 to 120 copies, 2 to 3 curing agent, diluent 300 to 500 copies.

(3) Fiber grating sensor design and production, as well as demodulator demodulation after the data processing, using LabVIEW to do a data processing system.

Key Words: Fiber Bragg grating；fiber-optic sensor；leaking oil detection

目 录

第1章 绪论 1

1.1 论文研究背景 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 论文的课题支撑 3

1.4 论文主要研究内容 3

第2章 光纤光栅传感器原理 5

2.1 光纤光栅的基本光学性能 5

2.2 应力作用下的波长漂移 6

2.3 温度作用下的波长漂移 7

2.4 本章小结 8

第3章 敏感材料的研究 9

3.1 敏感材料选择 9

3.1.1 溶胀原理 9

3.1.2 敏感材料的稳定性 9

3.1.3 敏感材料成本和加工性能 10

3.2 敏感材料的制备 11

3.2.1 硅胶的配方和制备 11

3.2.2 EPDM的配方和制备 11

3.3 本章小结 12

第4章 总体方案设计 13

4.1 系统总体框架 13

4.2 液压管路接头 13

4.3 漏油传感器设计 14

4.3.1 传统漏油传感器 14

4.3.2 本文设计的漏油传感器 15

4.3.3 传感器的标定 16

4.4 数据处理部分设计 16

4.4.1基于LabVIEW的数据处理 16

4.4.2 系统上位机界面设计 17

4.5 本章小结 18

第5章 实验部分以及系统验证 19

5.1 敏感材料的溶胀性对比实验 19

5.1.1 模具的设计 19

5.1.2 溶胀实验 19

5.1.3 硫化时间对溶胀性的影响 20

5.2 不同尺寸的敏感元件对传感器影响 21

5.2.1 光纤光栅的焊接与解调 21

5.2.2 不同尺寸敏感材料实验 22

5.3 温度对传感器影响 23

5.4 敏感材料的使用重复性 24

5.5 液压管路漏油检测系统的模拟试验 24

5.6 本章小结 24

第6章 全文总结与展望 26

6.1 全文总结 26

6.2 研究展望 26

参考文献 27

致谢 29

附录A 航空液压管路系统 30

附录B LabVIEW程序设计 31

附录C 传感器结构设计 32

第1章 绪论

1.1 论文研究背景

随着交通日益发展，飞机无论是在军队还是民间的应用都是越来越普遍，然而在凌云科技集团阳逻飞机修理车间我们见到，飞机液压管路漏油问题很常见，并且听师傅说到，这些装置漏油会很大程度影响飞机的正常飞行。液压装置对于飞机飞行的可靠性具有关键性的作用，因为飞机上很多部件都是由液压系统驱动的，比如起落架，机翼的展开等等，所以必须准确的判断故障然后进行维修才能减少飞行事故的发生。飞机飞行过程中不可能是一帆风顺的，经常会遇到一些突发情况，这些突发情况也会造成飞机液压管路发生漏油，所以漏油发生是突发性事件，会造成航班不能正常飞行，所以必须采取有效措施对飞机液压系统发生漏油进行预警。

液压系统是飞机上十分重要的系统，主要靠对液压油施加压力来实现对飞机各个部件的操控，如图1.1所示为飞机液压系统示意图^[1]。在阳逻飞机修理厂得知其中主要使用的是YH-15型液压油。飞机上不止有一套液压系统，它们分别控制着飞机不同的操作，这样极大的提高了液压系统的稳定性和可靠性，例如有的系统用于起落架的收放、前轮转弯操纵，还有的应用于机翼伸展和雨刷，每个系统作用于不同的系统，相互独立，共同完成对整架飞机的控制。