電阻應(yīng)變式傳感器是利用金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)制造的一種測(cè)量微小變化量的傳感器。應(yīng)變式傳感器是基于測(cè)量物體受力變形所產(chǎn)生應(yīng)變的一種傳感器。電阻應(yīng)變片是電阻應(yīng)變式傳感器的核心部分，直接影響傳感器的各種性能指標(biāo)。電阻應(yīng)變片的工作原理是金屬的應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻隨著它所受機(jī)械變形的大小而發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。

　　在現(xiàn)有飛機(jī)強(qiáng)度測(cè)試中，普遍采用電阻應(yīng)變片式的測(cè)量原理，對(duì)每個(gè)強(qiáng)度考核點(diǎn)粘貼一只電阻應(yīng)變片，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，通過讀取應(yīng)變值來獲取飛機(jī)機(jī)體節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度情況。普通飛機(jī)每架約采用6 000～12 000只應(yīng)變片，大型飛機(jī)會(huì)更多，而每只應(yīng)變片有3根電導(dǎo)線，這樣共有數(shù)萬根導(dǎo)線，占用較大面積、布線繁雜，線路纏繞比較嚴(yán)重，造成測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)混亂。一旦某一只應(yīng)變片出現(xiàn)問題，現(xiàn)場(chǎng)查找將非常困難，大幅增加了強(qiáng)度測(cè)試的復(fù)雜性和周期。

　　本文采用光纖進(jìn)行應(yīng)變信號(hào)的傳輸，以模塊化設(shè)計(jì)，通過模塊間級(jí)聯(lián)的方式，使得可采集的應(yīng)變片路數(shù)呈幾何倍數(shù)增加，將上萬根電信號(hào)轉(zhuǎn)換成一路或幾路光信號(hào)進(jìn)行傳輸，從測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)到監(jiān)控室僅有一根光纜。

　　而且由于采用模塊化設(shè)計(jì)，一旦某一路信號(hào)出現(xiàn)問題，可以直接帶電插拔更換，大幅縮短監(jiān)測(cè)過程中查找問題源的周期。通過光纖技術(shù)的引入，促進(jìn)飛機(jī)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

　　1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。組件分為發(fā)射端、光纖和接收端3部分。發(fā)射端由1級(jí)模塊、2級(jí)模塊、3級(jí)模塊組成。1級(jí)模塊用于采集應(yīng)變信號(hào)，每個(gè)1級(jí)模塊最多可以采集16路應(yīng)變信號(hào);2級(jí)模塊、3級(jí)模塊用于數(shù)據(jù)復(fù)接和通信，每個(gè)2級(jí)模塊最多可以接16只1級(jí)模塊，最多可以采集256路應(yīng)變信號(hào);每個(gè)3級(jí)模塊最多可以接16只二級(jí)模塊，最多可采集4 096路應(yīng)變信號(hào)。一架飛機(jī)最多需要3只3級(jí)模塊就可以達(dá)到采集所有節(jié)點(diǎn)的目的，3級(jí)模塊把采集到的4 096路應(yīng)力信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)通過光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端，在遠(yuǎn)端再通過光電轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并接收、解碼、提取、送到上位機(jī)進(jìn)行處理。而且本產(chǎn)品可以根據(jù)要采集的應(yīng)變路數(shù)隨意增減模塊數(shù)量，如果要采集幾百路應(yīng)變信號(hào)，只需要若干個(gè)1級(jí)、2級(jí)模塊，如果采集幾十路應(yīng)變信號(hào)，則幾個(gè)1級(jí)模塊就可以滿足要求，組合自由。如果其中某一模塊不能正常工作，可以直接更換而不影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。

　　圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖