CN105190365A

CN105190365A - 接近传感器

Info

Publication number: CN105190365A
Application number: CN201480025556.4A
Authority: CN
Inventors: 凯尔·施密特
Original assignee: Messier Dowty Inc
Current assignee: Safran Landing Systems Canada Inc
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2034-03-07
Also published as: US10069494B2; CA2903083A1; EP2965125A4; CN105190365B; EP2965125B1; US20140252210A1; WO2014134713A1; EP2965125A1; CA2903083C

Abstract

公开了一种用于利用光纤应力传感器非接触地检测目标的接近传感器和一种用于操作多个这样的接近传感器的系统。接近传感器包括光纤，具有联接到主要部分的光纤应力传感器，响应于目标而移动。主要部分可以是磁体，在含铁的目标在磁体的磁场内时移动使得磁体移动并对光纤应力传感器施加应力。光纤应力传感器可包含光纤的折射率中周期性变化，例如光纤布拉格光栅。接近传感器可包括感测温度的第二光纤传感器或联接到第二磁体的第二光纤传感器，第二磁体与第一磁体对立地操作。联接多个接近传感器的系统可包括访问装置，具有光源和检测器，每个连接到处理器。处理器比较阈值和来自接近传感器的频率信息，以确定目标是否在其对应的接近传感器的附近。

Description

接近传感器

技术领域

本发明涉及一种用于目标的非接触检测的接近传感器。更具体地，本发明涉及一种用在飞机上的接近传感器系统。

背景技术

目前存在多样的非接触式接近检测器。这些的绝大多数是电性质的，使用通过合适目标的存在引起的电感应或电容的变化以允许目标的检测。其他的传感器采用光学方法，其使用来自目标的光反射，或采用类似方法，其使用超出传感器的光束的传递及随后的变化光束的检测。

大部分现存的光纤接近检测器采用传送及检测光纤，并依靠外部的光反射到传感器，以提供目标存在的指示。虽然适用于多样的任务，但这些传感器不适合于传感器的发射或传感部分因灰尘、泥土或其他的污染物而变模糊的肮脏环境。

在飞机应用中，通常使用诱导型的接近传感器。传感器典型地采用两根或三根线电连接到访问系统，该访问系统用于访问传感器和确定其电感应，并据此推断目标是“近”或“远”。虽然系统实际中是被证明可靠的，但当期望包含大量的传感器的系统时，所需的电连接的绝对数量会变大。另外，需要花费巨大的努力以确保对高强度辐射场、雷击和线长度限制进行适当保护。

由于飞机结构从以金属建造材料(如铝)为主向更多有机复合材料建造改变，需要重视低电阻、包围所有电气元件的导电飞机所赋予的遮蔽和雷击保护的整体缺乏。

光纤接近传感器的现有技术包括两个主要类型的传感器——外部反射式传感器，其中光从一个光纤传播并且在“近的”情况下目标镜将该光反射至邻近的检测光纤；和采用法拉第效应的磁性传感器。磁性传感器采用两个光纤，并利用磁体充当目标，以改变从一根光纤穿过传感器到另一光纤的光的偏振。由于没有外部光发射组件，这种传感器在飞机应用中是可行的。但是，每个传感器具有两个光纤的需求在大型系统中是麻烦的，并且为了访问每个传感器可能需要大量的光纤和电子器件。

发明内容

因此，提供了一种用于目标在传感器的附近位置的检测的接近传感器，该传感器包含具有光纤应力传感器的光纤和柔性地联接到光纤的主要部分，主要部分构造成响应于目标的附近位置而移动，其中主要部分的移动改变施加到光纤应力传感器的应力。在一些方面，光纤应力传感器具有响应于施加的应力而改变的特征频率响应。光纤应力传感器可以包含光纤的折射率中周期性变化，例如布拉格光栅、长周期光纤光栅和手性光栅中的任意一种。在一些方面，光纤还可以包括光纤温度传感器，其与主要部分的移动隔离，光纤温度传感器具有响应于温度而变化的特征频率响应。温度传感器可以邻近应力传感器。在一些方面，光纤可以包括光学延迟元件，诸如一段光纤，以区分温度传感器和应力传感器之间的的特征频率响应。

在一些方面，主要部分是磁体并且响应于目标而移动。在一些方面，接近传感器可以进一步包含联接到主要部分的阻尼器。在另外的方面，接近传感器可以包括将主要部分联接到光纤的弹性连接器。在另一方面，接近传感器可以进一步包括第二光纤应力传感器，其柔性地联接到第二主要部分，第二主要部分被构造成响应于目标的附近位置而在与主要部分相反的方向上移动。

根据第二方面，提供一种用于非接触地检测目标的接近传感器，包含容纳具有光纤布拉格光栅的光纤的壳体和由磁性材料形成的主要部分，其在邻近光纤布拉格光栅的部分联接到光纤，主要部分被构造成响应于目标而相对于光纤移动。主要部分可操作以在活动位置和非活动位置之间移动，其中，活动位置位于光纤的远端，并且非活动位置位于光纤的近端。

根据第三方面，提供一种飞机光纤接近传感器系统，包含：接近传感器，每个接近传感器包含具有特征频率的光纤应力传感器；和接近传感器访问装置，其通过光纤被联接到接近传感器。接近传感器具有联接到光纤的检测器和光源，该检测器被构造成为每个接近传感器获得与光纤应力传感器对应的频率信息。系统可以进一步包括联接到检测器的处理器，处理器被构造成接收来自光纤应力传感器的频率信息，并且比较频率信息和预定的阀值，以确定目标是否位于接近传感器中对应的一个的附近。在一些方面，处理器被构造成接收来自光纤温度传感器的第二频率信息，并且利用来自对于温度的光纤温度传感器的第二频率信息修正来自光纤应力传感器的频率信息。

附图说明

为了更好的理解此处描述的各种实施例并更明确地显示它们如何被实现，现仅通过举例的方式参考附图，附图显示了至少一个示范性的实施例，其中：

图1A和1B是接近传感器的实施例的示意图，显示传感器中位于距目标近和远的位置的主要部分；

图2A和2B是具有相对的应力传感器的接近传感器的实施例的示意图，显示位于距目标近和远的位置的主要部分；

图3A是在组装之前接近传感器壳体的实施例的立体图，显示位于左侧的连接器及套筒和位于右侧的保护罐；

图3B是图3A的实施例的立体图，显示罐中的传感器组件的布置；

图3C是图3A的实施例的立体图，显示罐中的传感器组件的可选的布置；并且

图4是具有通过光纤以串联方式连接到传感器访问装置的两个接近传感器的飞机光纤接近传感器系统的框图。

具体实施方式

描述一种接近传感器，其允许非接触式地确定目标在接近传感器的附近位置。这种确定可以在传感器内使用单一光纤来进行。光纤还可以在任意一端以连接器结尾，允许多个传感器串联。

在一个实施例中，提供一种接近传感器，用于非接触地检测目标。接近传感器包括柔性传感器本体，其被构造识别施加在本体上的应力变化。该变化可以通过传感器本体提供代表应力或施加在本体上的应力变化的信号而被识别。可选地，传感器本体的访问装置可以在其中提供应力或变化的代表读数。

接近传感器还包括主要部分，其被连接到柔性的传感器本体并被构造成可操作以在传感器本体上施加应力。主要部分可以被直接地连接到传感器本体或被连接到柔性连接器，该柔性连接器被连接到传感器本体。主要部分还被构造成可以相对于目标移动，以对传感器本体施加应力。主要部分相对目标的移动可以采用吸引或排斥的形式。例如，主要部分和目标可以由磁体和含铁材料形成，没有规定哪种组件是由哪种材料形成。目标在主要部分的附近位置会在两个组件之间产生磁引力，并且主要部分的位置会因其向目标吸引而改变。由于主要部分向目标移动，应力直接地或者如果使用的话通过柔性连接器施加在传感器本体上，从而转变为施加在传感器本体上的应力的变化。应力或者应力的变化可以通过单独的访问组件被识别。

在可选的实施例中，提供基于光纤的、非接触式接近传感器。传感器可以由于例如飞机应用中。传感器在传感器本体内采用至少一个光纤布拉格光栅，其感测连接到传感器本体的主要部分的移动。主要部分的移动被限制，从而当主要部分是磁体，向位于磁体附近的含铁目标被吸引时，磁体的移动对传感器本体以及布拉格光纤施加应力。当含铁目标远离传感器本体时，磁体没有被朝向目标吸引，从而传感器本体上的应力是不同的，并且布拉格光栅也处于相对地未施加应力的状态。下文进一步讨论的各种技术访问光纤布拉格光栅以确定其应力水平。该应力水平的确定与目标近和/或远有关联。在这个实施例中，传感器本体可以是具有光纤布拉格光栅被写入的光纤。

光纤布拉格光栅在技术领域中是已知的。光纤布拉格光栅在光纤的折射率中是周期性空间变化的，通过紫外激光和掩膜(mask)或两个干涉光束“刻写”来实现。光栅的效果是作为波长选择反射镜或过滤器。向光纤下移动的光在光栅内通过以每个折射率变化被部分地反射，但这些反射的大部分光波长破坏性地发生干涉。在波长的一个狭窄范围，发生相长干涉并且光被朝向发射机反射回来，该发射机作为波长的该狭窄范围的过滤器。最大反射率发生在布拉格波长λ_B，其通过公式λ_B＝2n_effΛ给定，n_eff是光纤上的光栅的有效折射率，并且Λ是光纤布拉格光栅周期。布拉格波长的倒转在此处被称为布拉格频率。

光纤布拉格光栅上的应力引起光纤布拉格光栅的物理或机械特性的变化，其导致布拉格波长的变化。因此，光纤上的应力增加或减少光纤布拉格光栅周期Λ及相应的布拉格波长。温度也对光纤布拉格光栅有影响，如光纤布拉格光栅的膨胀和收缩也将改变周期Λ及相应的布拉格波长。

光纤布拉格光栅是经证实的测量光纤应力的方法，并且它的使用延伸到实验室之外的各种结构监测应用中。如下文进一步所讨论的，通过结合两个布拉格光栅到一个传感器，一个施加应力，另一个未施加应力，能够补偿温度影响。

技术领域中已知的其他类型的光栅可以被使用，其可操作以记录施加到传感器本体的应力的变化，光栅位于传感器体上。这种光栅的实例包括，但不限于，长周期光纤光栅和手性光栅。

一种可选的实施例提供一种传感器，包含具有两个布拉格光栅的光纤，布拉格光栅刻写在光纤附近。如上所述，布拉格光栅感测应力和温度。在邻近一个光纤布拉格光栅的位置连接到光纤的是主要部分，其被朝向检测目标吸引。主要部分可以被直接连接到光纤或利用弹簧或下文所述的其他柔性连接器连接到光纤。主要部分在邻接一个光纤布拉格光栅的位置被朝向光纤吸引，该一个光纤布拉格光栅在这个实施例中被称为第一光纤布拉格光栅，从而主要部分的任何移动将在第一光纤布拉格光栅的位置转换为光纤上的应力。可以通过第二光纤布拉格光栅上可见的温度影响进行补偿来计算仅受第一光纤布拉格光栅上的应力影响而导致的任何变化，因为温度变化会类似地影响两个光纤布拉格光栅。第二光纤布拉格光栅由于其位置远离主要部分的连接处，将不会因来自主要部分的移动产生的应力而被过分地影响。

应该理解的是，实施例不局限于使用磁体作为附接到传感器中的光纤的主要部分。例如，传感器可以包括由含铁材料形成的主要部分，其被连接到光纤，并且目标可以是磁体。可选择地，主要部分可以由任意类型的材料形成，其被构造成与目标的接近有关联地移动，可以是吸引或排斥。在其他的实施例中，目标和主要部分都可以由磁性材料形成。应该理解的是，在本实施例中，主要部分的移动与目标有关联，并且光纤与上面描述的磁体实施例类似的方式动作以改变传感器本体的应力。主要部分优选地由轻质材料形成。轻质的主要部分是优选的，从而传感器对外部振动或加速不敏感，同时可以使用较少的阻尼来稳定主要部分。

如上文陈述，磁体可以直接地附接到光纤。在本实施例中，光纤可以由这样的材料形成：当磁体没有被朝向目标吸引时，能够可操作以支撑磁体并且响应于磁体的移动做出移动和/或弯曲，并且包括足够的弹性以恢复到其初始位置，既放松位置。在本实施例中，光纤的强度能够支撑磁体。

在可选的实施例中，磁体可以利用柔性连接器或例如弹簧的弹性连接器连接到光纤。在本实施例中，连接器被附接到光纤的一端，并且磁体被附接在另一端。连接器可操作以与磁体相对于目标的移动一起移动，尤其在活动位置和非活动位置之间移动；在活动位置，磁体被朝向目标吸引并拉伸连接器；在非活动位置，没有感测到目标且磁体没有在连接器上施加任何与移动相关的应力。

现在参考图1A和1B，其显示了接近传感器100的实施例的示意图，显示了位于距目标104近和远的位置的接近传感器100的主要部分102。主要部分102联接到光纤106，从而当主要部分102被朝向目标104吸引时，在如图1A所示的活动位置，应力被施加到光纤106。当目标104移动远离主要部分102，使得它们在例如主要部分102是磁体且目标104是含铁材料时的磁场等吸力场以外时，主要部分102移动到如图1B所示的非活动位置。主要部分102和目标104通过吸力被吸引，典型地通过主要部分102产生的磁场被吸引。其他实施例可以使用主要部分102和目标104之间的排斥力，引起活动和非活动位置的互换。

光纤106包括应力传感器108，其可以如光纤应力传感器一样在光纤106内应用，例如光纤布拉格(Bragg)光栅，或类似的变形例。应力传感器108具有特征频率响应，其响应于施加到应力传感器108的应力而改变。应力传感器108可以包含光纤106的折射率中的周期性变化，其引起特征频率响应。如果应力传感器108利用光纤布拉格光栅而被应用，例如，来自主要部分102的应力可能影响布拉格光栅的间距，从而影响布拉格光栅周期，这样引起应力传感器108和光纤106的频率响应发生变化。这可以被看做活动和非活动位置之间的布拉格波长/频率的转变。

柔性连接器110可以用于联接主要部分102和光纤106，以对应力传感器108施加应力。优选地，柔性连接器110被联接到光纤106的应力传感器108。光纤106可以在光纤布拉格光栅的区域中可固定地附接到柔性连接器110的后侧。柔性连接器110允许主要部分102充分地移动以对应力传感器108施加应力，并且也能够使主要部分102悬浮。柔性连接器110可以包含合适的弹簧式材料。接近传感器100还可以包括主体部分引导设备，确保主要部分102在接近传感器100的壳体120内线性地移动。柔性连接器110可以充当弹簧以朝向非活动位置偏压主要部分102。柔性连接器110还可以为主要部分102提供一定量的振动/加速阻尼。

应力传感器108的一部分可以被附接到壳体120并且另一部分直接地或通过柔性连接器110连接到主要部分102。可选地，应力传感器108的一部分可以被附接到柔性连接器110和壳体120，并且应力传感器108的另一部分可以被附接到柔性连接器110的连接到主要部分102的另一部分。其他实施例可以包括其他布置，其中主要部分通过柔性连接器110支撑，允许主要部分102移动以对应力传感器108施加应力。

在一些实施例中，光纤106可以包括温度传感器112，如光纤布拉格光栅或类似的变形例一样，其也可以在光纤106内应用。温度传感器112允许接近传感器100对来自主要部分102的应力更加敏感，因为应力传感器108的温度影响可以基于来自温度传感器112的测量而被消除。温度传感器112可以是位于光纤106内的第二光纤布拉格光栅，其未暴露于由主要部分102引起的应力。温度传感器112可以被附接到壳体120，以隔离温度传感器112与主要部分102和施加到光纤106的应力。

温度传感器112的隔离允许第二光纤布拉格光栅的任意变化归因于温度影响。可以在应力传感器108和温度传感器112之间做比较，以确定哪种变化仅由来自主要部分102的应力的影响产生。优选地，温度传感器112位于壳体120内靠近应力传感器108，从而它们经受类似的温度。在一些实施例中，温度传感器112可以位于接近传感器100的外部。其他的实施例可以具有单一温度传感器112，其可用于为多个接近传感器提供温度读取。

每个光线布拉格光栅可以沿着光纤106布置，邻近的光纤布拉格光栅之间具有足够的光纤长度，其与用于区分每个光栅的响应所需的最小间距。本领域的技术人员可以知道相邻的光纤布拉格光栅之间所需的最小光纤长度。光纤布拉格光栅的这一间距为每个光纤布拉格光栅提供不同的脉冲响应，从而所有的传感器能够在时分复用(TDM)模式中被读取。例如，在一个实施例中，光纤106可以包括几个光纤布拉格光栅，每个光纤布拉格光栅通过近似1米的光纤分离。位于相邻的光纤布拉格光栅之间的该1米的光纤可以被盘绕，使得实际的光栅可以实际地彼此相邻放置，同时沿着光纤维持足够的间距，用于最佳读取。这种构造中的光栅的放置允许可能由于类似的参数，例如温度，而受到影响的相邻光栅的比较，同时参数的调整不会影响两个光栅，例如通过移动的主要部分或磁体而施加的应力。

其他的实施例可以使用光纤布拉格光栅，每个具有不同的布拉格波长，从而在接近传感器100内不需要最小光纤长度。这些光栅可以在频分复用或波分复用(FDM或WDM)模式中被读取。

接近传感器100可以包括沿着光纤106位于应力传感器108和温度传感器112之间的光学延迟元件114。光学延迟元件114可以包含一段光纤106，使得来自应力传感器108和温度传感器112的响应信号能够被区分。光学延迟元件114可以是环状或者螺旋状的一段光纤，以有效地利用壳体120内的空间。另外的光学延迟元件116可以设置在传感器108、112和光学连接器130之间，从而如果接近传感器100与另一接近传感器串联(即，两个接近传感器的光学连接器130通过光纤连接)，则在串联的接近传感器之间将具有足够的光纤长度，以区分每个接近传感器的响应。

光学连接器130可以包含与光纤106的两个连接，其在光纤106上提供环路以连接上述两个连接。将光学连接器130的两个连接成环，允许多个接近传感器串联。接近传感器100的可选实施例可以具有单一连接的光学连接器130，并且光纤106在接近传感器内终止。这些实施例在仅需要单一接近传感器的情况下是优选的。

接近传感器100可以进一步包括阻尼器118，其限制接近传感器100的振动或加速可能对主要部分102产生的影响。阻尼器118可以被联接到主要部分102以限制由于接近传感器100的振动或加速引起的主要部分102的移动速率。阻尼器118可以是液压的，并且可以包含液压缸和附接到主要部分102的活塞。在图3B所示的实施例中，壳体120作为上述缸且主要部分102被联接到作为活塞的圆盘。在其他的实施例中，阻尼器118可以是粘性流体(例如，油)，其包围主要部分102以对主要部分102的移动产生阻尼。

现在参考图2A和2B，具有相对的应力传感器108a和108b的接近传感器200的实施例的示意图显示了位于距目标104近和远的位置的主要部分102a和102b。与图1A和1B的那些元件类似的元件类似地利用记号“a”和“b”标记以区分相对的元件。当目标104处于如图2A所示的近的位置时，主要部分102a和102b被朝向目标104吸引并对应力传感器108a和108b施加应力。使用相对的应力传感器108a和108b能够限制外部振动和加速对接近传感器200的影响。壳体120包括两个应力传感器并且限定用于容纳目标104的狭槽122。使用相对的应力传感器的其他实施例可以利用两个分离的壳体来实施，上述两个分离的壳体彼此相对布置且光学地联接应力传感器。

振动和加速将类似地影响主要部分102a和102b，允许这些影响从应力传感器108a和108b之间的不同的反应中消除。光纤106提供从光学连接器130通过两个应力传感器108a和108b的环路，并且光纤具有足够的光纤长度以提供光学延迟，从而区分两个应力传感器108a-b之间的响应。

现在参考图3A，接近传感器壳体300的实施例的立体图被显示。传感器壳体300优选地由无磁性材料构造，例如但不限制于塑料复合材料、铝和非磁性不锈钢。传感器壳体300包围光纤、主要部分和柔性连接器(如果包括的话)和任何主要部分引导设备(如果不是与柔性连接器或传感器壳体300一体的话)。传感器壳体300优选地由提供内部组件的气密封的材料构成。传感器壳体300的外部可以被铸模或加工以包含螺纹，从而允许利用无磁性的螺母和垫圈安装和调整。上述螺纹允许传感器壳体300的安装位置被调整以适应传感器到目标的变化距离。光学连接器330可以被铸模或加工在传感器壳体300的端部，其适合于附接电缆和线束并且允许光纤终端的适当连接和配对。与光学连接器330相对的端部为活动端340，其暴露于以不锋利的(blunt)表面为终端的目标。

传感器壳体300包括传感器部分360，其被连联到光学连接器330。传感器部分360可以包括光纤、传感器和图1A-B和2A-B中所示的其他元件。保护盖350可以放置于传感器部分360上，并且可以被焊接或粘合到传感器部分360或光学连接器330。传感器部分360和保护盖350可以是圆筒形的或为接近传感器100的内部组件提供足够的空间的任何其他形状。

提供阻尼的传感器部分360的实施例如图3B所示，其图示了传感器部分360内部的传感器组件和阻尼器的布置的立体图。在这个实施例中，主要部分302被联接到圆盘303，其包括位于其边缘的多个孔。可选地，主要部分302可以形成如圆盘303一样的形状并包括穿孔。

压力传感器308连接到主要部分302和圆盘303，例如其上放置至少一个光纤布拉格光栅的光纤，或者是柔性连接器308连接到主要部分302和圆盘303，该柔性连接器308还被附接到其上放置至少一个光纤布拉格光栅的光纤。围绕位于传感器部分360内的组件的是粘性流体，优选地是油，其用于对主要部分302和被联接的圆盘303的移动产生阻尼。该阻尼可以通过圆盘303中的穿孔的尺寸和数量控制。油用于对磁体和光纤的移动产生阻尼。必须小心选择具有涵盖预期温度范围的合适粘度范围的油。

现在参考图3C，传感器部分360的立体图被显示，图示了接近传感器100的组件的可选的布置。传感器部分360可以包括销380，可以操作主要部分302以绕着销380旋转。传感器部分360用于同时支撑销380和限制主要部分302的向外旋转运动。柔性连接器310被附接到传感器部分360并悬挂以支撑主要部分302。柔性连接器310由合适的弹形材料制成，其可以在弯曲以由光纤306的应力传感器308进行测量时提供足够的柔性和使主要部分302悬挂在非活动位置。光纤306可以在应力传感器308的区域中可固定地附接到柔性连接器310的后侧。光纤306的两端终止于连接器330。

为了记录光纤306上的应力的变化，不需要主要部分302实际移动显著的量。在一个实施例中，主要部分302可以是磁体，其被附接到至少包括一个光纤布拉格光栅的柔性材料的固定支撑部，以充当应力传感器308。当目标靠近该磁体时，该磁体将抵抗支撑部被朝向目标拉动，但由于其附接到柔性支撑部而不会移动显著的量。但是，该支撑部上的拉力仍将转移为施加在该支撑部上的应力并因此转移到施加到光纤布拉格光栅上的应力。

磁体、光纤和/或柔性连接器特性的确定是通过采用具有足够在期望的范围吸引期望的目标的磁场密度的磁体来实现的。应该理解，吸力需要产生足够的力矩以克服光纤和/或柔性连接器提供的力。光纤和/或柔性连接器反过来需要提供合适的力/偏转特性，从而其以足够的量张紧，以允许应力变化的明显可读取水平。这是联接问题。

现在参考图4，显示了具有通过光纤420以串联方式连接到传感器访问装置430的两个接近传感器410a-b的飞机光纤接近传感器系统400的框图。多个接近传感器410a-b可以遍及整个飞机，用于提供接近传感。一些实例应用包括起落架位置检测、起落架舱门、上位锁检测、门位置传感、高提升装置位置检测、反推装置位置检测。接近传感器还可以嵌入组成飞机结构的组合物中。接近传感器410a-b显示在起落架舱412中，用于检测起落架舱门416中的目标414a和位于起落架418上的目标414b。光纤420可以联接多个接近传感器，其在所有的接近传感器之间创建环路。其他的实施例可以采用非返回式(non-returning)/非环形的光纤420，其中光纤420终止于最后的接近传感器。

飞机光纤接近传感器系统400还可以包括冗余的光纤420和接近传感器410a-b。在一些实施例中，接近传感器100自身可以包括冗余的应力和温度传感器，并且在一些实施例中，可以进一步包括分离的光学连接器，这些光学连接器被联接到冗余的传感器。其他的实施例还可以包括冗余的传感器访问装置430，其联接到冗余的光纤段。附加的光纤段422可以联接到传感器访问装置430以提供对飞机的不同部分的传感，例如连接前起落架光学接近传感器的一段和连接后起落架光学接近传感器的一段。

传感器访问装置430用于检测任何被联接的光学接近传感器的光学应力传感器中的应力，例如接近传感器410a-b。传感器访问装置430包含处理器432，其被连接到光源434和检测器436。处理器432控制光源434和检测器436的操作。提供接近传感器的输出的、与另外的航空电子设备系统的接口也可以通过处理器432控制。传感器访问装置430可以位于航空电子设备舱中并联接到已知的航空电子设备总线，以将接近传感器的状态、告警和错误供应到其他的航空电子设备系统，包括驾驶舱中的指示器。

光源434被联接到光纤420并优选地为宽谱光源，其操控光学传感器的整个范围。例如，光源434可以包括一个或多个半导体激光器，其提供所有光纤布拉格光栅应力传感器的整个布拉格频率范围的光能。光源434还可以包括可调和激光器。在一些实施例中，光源434可以包括脉冲发生器，用于产生时间限制的光信号。

检测器436被联接到光纤420，并可以使用任意数量的各种技术以访问光纤传感器，例如利用光纤布拉格光栅或类似的变形例实施的应力或温度传感器。检测器436典型地包含光电探测器和用于频率分析的设备，例如干涉仪、多色仪或光学滤波装置。

在一些实施例中，每个光纤传感器可以具有独特的布拉格频率，例如，接近传感器410a-b的应力传感器可以具有可区分的布拉格频率，从而每个传感器能够被同时访问，以检测布拉格频率的任何转变。这可以称为波分(频分)复用(WDM或FDM)传感器访问技术。在其他的实施例中，每个光纤传感器能够分享同样的布拉格频率，并且每个光纤传感器可以通过其对来自光源434的脉冲信号的相应时间来区分。相应时间可以通过光延迟来区分，例如通过足够的光纤420的长度区分光纤传感器。这可以称为时分复用(TDM)传感器访问技术。TDM和WDM两种技术还可以结合起来。

检测器436可以将每个光纤传感器的频移信息或特征频率信息提供给处理器432，用于确定目标414a-b向接近传感器410a-b的接近。处理器432可以将任意频率信息转换成对应的应力或温度测量值。应力测量值还可以被修正以利用温度测量值消除任何温度影响。温度修正可以通过在频率域中从应力传感器测量值减去温度传感器测量值来实现，以简化计算。处理器432被构造成比较应力测量值(例如，光纤传感器的频移信息或特征频率信息)和预定阈值，以确定目标是否位于接近传感器附近。可选地，应力测量值可以利用基于非光纤的温度传感器被修正，该温度传感器位于接近传感器410a-b或者位于飞机的其他位置的常规环境温度传感器附近。

虽然本发明已参考说明性的实施例和实例被描述，但是上述描述并不意味着进行限制。因此，说明性的实施例的各种修改以及本发明的其他实施例，在参考这些描述的情况下对于本领域的技术人员是显而易见的。因此，应该理解，随附权利要求将覆盖任何这种修改或实施例。进一步，所有的权利要求通过引用而被结合在优选实施例的描述中。

本文涉及的任何出版物、专利和专利申请都通过引用而全部结合在本文中并达到一定程度，就好像每个独立的出版物、专利或专利申请被特别地且独立地通过引用而全部结合在本文中。

Claims

1.一种用于目标在传感器的附近位置的检测的接近传感器，其特征在于，所述传感器包含：

光纤，所述光纤具有光纤应力传感器；和

主要部分，所述主要部分柔性地联接到所述光纤，所述主要部分被构造成响应于所述目标的所述附近位置而移动，其中，所述主要部分的移动改变施加到所述光纤应力传感器的应力。

2.如权利要求1所述的接近传感器，其特征在于，光纤应力传感器具有响应于施加的应力而改变的特征频率响应。

3.如权利要求2所述的接近传感器，其特征在于，所述光纤应力传感器包含所述光纤的折射率中的周期性变化。

4.如权利要求2所述的接近传感器，其特征在于，所述光纤应力传感器进一步包含光纤布拉格光栅、长周期光纤光栅和手性光栅中的任意一种。

5.如权利要求2所述的接近传感器，其特征在于，所述光纤具有光纤温度传感器，所述光纤温度传感器与所述主要部分的移动隔离，所述光纤温度传感器具有响应于温度而变化的特征频率响应。

6.如权利要求5所述的接近传感器，其特征在于，所述温度传感器邻近所述应力传感器。

7.如权利要求5所述的接近传感器，其特征在于，所述光纤在所述应力传感器和所述温度传感器之间具有光学延迟元件，所述光学延迟元件包含一段光纤，以区分所述温度传感器的所述特征频率响应和所述应力传感器的所述特征频率响应。

8.如权利要求1所述的接近传感器，其特征在于，所述主要部分是磁体并且响应于所述目标而移动。

9.如权利要求1所述的接近传感器，其特征在于，进一步包含联接到所述主要部分的阻尼器。

10.如权利要求1所述的接近传感器，其特征在于，进一步包含将所述主要部分联接到所述光纤的弹性连接器。

11.如权利要求1所述的接近传感器，其特征在于，所述光纤进一步包含第二光纤应力传感器，所述第二光纤应力传感器柔性地联接到第二主要部分，所述第二主要部分被构造成响应于所述目标的所述附近位置而在与所述主要部分相反的方向上移动。

12.一种用于检测目标的接近传感器，其特征在于，包含：

壳体，所述壳体容纳具有光纤布拉格光栅的光纤；和

主要部分，所述主要部分由磁性材料形成，在邻近所述光纤布拉格光栅的部分联接到所述光纤，所述主要部分被构造成响应于所述目标而相对于所述光纤移动。

13.如权利要求12所述的接近传感器，其特征在于，所述主要部分可操作以在活动位置和非活动位置之间移动，所述活动位置位于所述光纤的远端，并且所述非活动位置位于所述光纤的近端。

14.如权利要求12所述的接近传感器，其特征在于，所述主要部分利用弹簧柔性被联接到所述光纤。

15.如权利要求12所述的接近传感器，其特征在于，所述主要部分被连接到弹簧的一端；在所述光纤布拉格光栅的相邻位置，所述弹簧的相反端被连接到所述光纤。

16.如权利要求12所述的接近传感器，其特征在于，进一步包括所述壳体内的阻尼部件。

17.一种飞机光纤接近传感器系统，其特征在于，所述系统包含：

两个以上的接近传感器，每个接近传感器包含具有特征频率的光纤应力传感器；和

接近传感器访问装置，所述接近传感器访问装置通过光纤被联接到所述两个以上的接近传感器，所述接近传感器具有联接到所述光纤的检测器和光源，所述检测器被构造成为所述两个以上的接近传感器中的每一个获得与所述光纤应力传感器对应的频率信息。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，进一步包含联接到所述检测器的处理器，所述处理器被构造成接收来自所述光纤应力传感器的频率信息，并且比较所述频率信息和预定的阈值，以确定目标是否位于所述两个以上的接近传感器中对应的一个的附近。

19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述处理器被构造成接收来自光纤温度传感器的第二频率信息，并且利用来自所述光纤温度传感器的所述第二频率信息修正来自所述光纤应力传感器的所述频率信息。

20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述光纤温度传感器被包含在所述两个以上的接近传感器中的至少一个中。

21.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述光纤形成包含所述两个以上的接近传感器和所述接近传感器访问装置的封闭环。