解決方案
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TARCO高端測量解決方案

High End Measurement Solution


OVERVIEW

行業(yè)背景及需求

隨著(zhù)我國科技創(chuàng )新不斷發(fā)展,一些前沿科學(xué)領(lǐng)域對于測量技術(shù)提出了更高的要求。尤其在航空航天、軍工、 生物醫療等領(lǐng)域,對于微振動(dòng)溯源、微形變實(shí)時(shí)監測、生物體內三維精確定位等有著(zhù)非常高的要求,但受限于空間結構、信號傳輸、環(huán)境干擾等多方面因素,傳統測量手段往往不能獲得理想的效果,迫切需要采用新技術(shù)。


術(shù)方案

TECHNICAL PROPOSAL

總體架構

(一)液體火箭發(fā)動(dòng)機地面試車(chē)測量

參與火箭發(fā)動(dòng)機研發(fā)全過(guò)程,準確測量出發(fā)動(dòng)機管路上每處振動(dòng)模態(tài)的變化過(guò)程,促進(jìn)發(fā)動(dòng)機的研發(fā)進(jìn)程;可定位火箭發(fā)動(dòng)機的強振起源部件;掌握發(fā)動(dòng)機管路的振動(dòng)傳遞與放大規律,基本準確預判發(fā)動(dòng)機某部件故障問(wèn)題。通過(guò)在發(fā)動(dòng)機地面試車(chē)成功應用,攻克了“受限空間、寬溫度范圍情景下的高時(shí)空分辨、多參數精密測量與健康診斷”技術(shù),掌握了系列航天發(fā)動(dòng)機的振動(dòng)時(shí)空傳遞及演化規律,為強振溯源與故障分析提供了有效支撐和判據。

(二)水聽(tīng)器微形變測量

分布式光纖形狀傳感技術(shù)是一種通過(guò)測量光纖上彎曲曲率、彎曲方向、扭轉角度等關(guān)鍵參數來(lái)獲得沿光纖路徑上多維度空間形狀的一種技術(shù),具有高空間分辨率、高精度、尺寸小和抗電磁干擾等特點(diǎn),尤其在海洋光纖水

聽(tīng)器陣列姿態(tài)估計、變體飛行器的姿態(tài)反饋控制、微創(chuàng )手術(shù)器械的形狀跟蹤導航、連續體機器人形狀姿態(tài)等方面發(fā)揮著(zhù)重要的作用。與中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司旗下湖南長(cháng)城海盾光纖科技有限公司合作,建立光纖水聽(tīng)器探頭結構形變的測量方法,實(shí)驗測量不同保護方式下的光纖水聽(tīng)器探頭在靜水壓力下的結構形變。實(shí)驗結果表明,隨著(zhù)靜水壓力增強,水聽(tīng)器探頭直徑逐漸縮小,并沿軸向出現周期性凹陷,這與基于 ANSYS 的耐壓性仿真結果相符。當靜壓力達到 6 MPa 時(shí),三個(gè)周期性凹陷深度達到 124 m。該研究結果為研制和優(yōu)化光纖水聽(tīng)器探頭的材料和結構提供了第一手的數據,有助于降低探頭的研發(fā)成本和研制周期。

(三)介入醫療三維定位

光纖形狀傳感器可以以空間連續的方式進(jìn)行傳感,提供有關(guān)儀器整個(gè)長(cháng)度的位置和 3D 形狀的實(shí)時(shí)視圖信息,而無(wú)需使用 X 射線(xiàn)或超聲波,顯著(zhù)減少手術(shù)時(shí)間和復雜性,并消除輻射。使用光纖傳感的手術(shù)機器人,可實(shí)現高級閉環(huán)反饋控制,具備允許運動(dòng)補償和保持特定形狀的能力,并可在整個(gè)手術(shù)過(guò)程中提供分布式 6DOF 信息。


產(chǎn)品選型

PRODUCT AND SELECTION

監測主機

tShapeS 是一種基于光纖瑞利背向散射和光頻域反射儀的高空間分辨率、高精度的全分布式光纖傳感系統。tShapeS 能夠測量光纖本身或者與之相連待測物體姿態(tài)、取向、徑跡以及位置等三維空間信息。此外,該系統還兼具鏈路監測和溫度/應變測量功能,提供達  10 微米的超高空間分辨率,能夠在最大2km測量范圍內診斷光纖彎曲、熔接、連接以及斷裂等各類(lèi)光網(wǎng)絡(luò )故障。tShapeS 可以為國防軍事、生命健康、智能制造、巖土工程等領(lǐng)域的精密結構的在線(xiàn)健康監測、智能預警和反饋控制提供技術(shù)支撐。

公司已獲得該系統相關(guān)的主要授權發(fā)明專(zhuān)利:

溫度不敏感的光纖形狀重構系統    ZL 201811481763.7

兼容性好的光頻域反射儀傳感系統  ZL202120719111.3

單模高溫光波導傳感頭及其分布式光纖傳感系統     ZL 202021528627.1

分布式光纖三維形狀快速重構裝置    CN112433306A

基于分布式形狀傳感的螺紋結構松動(dòng)測量裝置    CN202210623856.9

光纖分布式形狀傳感軟件  2020SR0938988

技術(shù)參數

技術(shù)優(yōu)勢

超高測量精度和空間分辨率,零死區測量;

高精度三維形狀測量;

可定制引纖長(cháng)度,如 1km 引纖,便于遠距離測量;

高動(dòng)態(tài)范圍。

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