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TARCO高端测量解决方案

High End Measurement Solution


OVERVIEW

行业背景及需求

随着我国科技创新不断发展,一些前沿科学领域对于测量技术提出了更高的要求。尤其在航空航天、军工、 生物医疗等领域,对于微振动溯源、微形变实时监测、生物体内三维精确定位等有着非常高的要求,但受限于空间结构、信号传输、环境干扰等多方面因素,传统测量手段往往不能获得理想的效果,迫切需要采用新技术。


术方案

TECHNICAL PROPOSAL

总体架构

(一)液体火箭发动机地面试车测量

参与火箭发动机研发全过程,准确测量出发动机管路上每处振动模态的变化过程,促进发动机的研发进程;可定位火箭发动机的强振起源部件;掌握发动机管路的振动传递与放大规律,基本准确预判发动机某部件故障问题。通过在发动机地面试车成功应用,攻克了“受限空间、宽温度范围情景下的高时空分辨、多参数精密测量与健康诊断”技术,掌握了系列航天发动机的振动时空传递及演化规律,为强振溯源与故障分析提供了有效支撑和判据。

(二)水听器微形变测量

分布式光纤形状传感技术是一种通过测量光纤上弯曲曲率、弯曲方向、扭转角度等关键参数来获得沿光纤路径上多维度空间形状的一种技术,具有高空间分辨率、高精度、尺寸小和抗电磁干扰等特点,尤其在海洋光纤水

听器阵列姿态估计、变体飞行器的姿态反馈控制、微创手术器械的形状跟踪导航、连续体机器人形状姿态等方面发挥着重要的作用。与中国电子信息产业集团有限公司旗下湖南长城海盾光纤科技有限公司合作,建立光纤水听器探头结构形变的测量方法,实验测量不同保护方式下的光纤水听器探头在静水压力下的结构形变。实验结果表明,随着静水压力增强,水听器探头直径逐渐缩小,并沿轴向出现周期性凹陷,这与基于 ANSYS 的耐压性仿真结果相符。当静压力达到 6 MPa 时,三个周期性凹陷深度达到 124 m。该研究结果为研制和优化光纤水听器探头的材料和结构提供了第一手的数据,有助于降低探头的研发成本和研制周期。

(三)介入医疗三维定位

光纤形状传感器可以以空间连续的方式进行传感,提供有关仪器整个长度的位置和 3D 形状的实时视图信息,而无需使用 X 射线或超声波,显著减少手术时间和复杂性,并消除辐射。使用光纤传感的手术机器人,可实现高级闭环反馈控制,具备允许运动补偿和保持特定形状的能力,并可在整个手术过程中提供分布式 6DOF 信息。


品选型

PRODUCT AND SELECTION

监测主机

tShapeS 是一种基于光纤瑞利背向散射和光频域反射仪的高空间分辨率、高精度的全分布式光纤传感系统。tShapeS 能够测量光纤本身或者与之相连待测物体姿态、取向、径迹以及位置等三维空间信息。此外,该系统还兼具链路监测和温度/应变测量功能,提供达  10 微米的超高空间分辨率,能够在最大2km测量范围内诊断光纤弯曲、熔接、连接以及断裂等各类光网络故障。tShapeS 可以为国防军事、生命健康、智能制造、岩土工程等领域的精密结构的在线健康监测、智能预警和反馈控制提供技术支撑。

公司已获得该系统相关的主要授权发明专利:

温度不敏感的光纤形状重构系统    ZL 201811481763.7

兼容性好的光频域反射仪传感系统  ZL202120719111.3

单模高温光波导传感头及其分布式光纤传感系统     ZL 202021528627.1

分布式光纤三维形状快速重构装置    CN112433306A

基于分布式形状传感的螺纹结构松动测量装置    CN202210623856.9

光纤分布式形状传感软件  2020SR0938988

技术参数

技术优势

超高测量精度和空间分辨率,零死区测量;

高精度三维形状测量;

可定制引纤长度,如 1km 引纤,便于远距离测量;

高动态范围。