罗 为，曹俊豪，卢孜筱，李红浪，李伟杰

（1. 华中科技大学光学与电子信息学院，武汉430074；2. 国家纳米科学中心，北京100190；3. 北京空间飞行器总体设计部，北京100094）

1 引 言

随着航天任务增多，航天器将面对日趋极端和恶劣的环境。服役期间，航天器会面临极端温度变化，太空碎片冲击，金属结构变形、疲劳等复杂情况。这些会以结构形变的形式对航天器造成损伤，降低航天器的可靠性。如果处理不及时，随着时间推移，损伤逐渐积累，结构变形超过承受能力，可能会发生航天器功能失效、报废等严重后果。为了保障航天器服役期间的可靠性，需要对在轨航天器结构的变形位置和程度进行实时检测。

另一方面，为了满足远距离通讯需要，卫星天线的尺寸不断增大，其结构由固定式朝着折叠可展开方向发展。卫星天线反射面的展开精度严重影响信号收发能力。这要求卫星天线具备高精度面形展开能力，能够对展开后振动、热变形导致的偏差和变形进行修正。

常见的变形测量方式有摄影测量法［1］、电子剪切散斑法［2］和各类压电应变传感器方法［3］等。这些机电类测量方式易受电磁干扰，不适用于太空中恶劣的极端环境。而光纤布拉格光栅传感器具有抗电磁干扰、质量轻和便于分布式测量等优点，广泛应用于航天等领域［4］。

本文从在轨热变形、在轨健康监测和卫星天线三个方面出发，说明航天器结构变形测量的需求。紧接着从原理、构成和优缺点等角度介绍当前航天器结构变形测量领域应用最广的测量技术——光纤布拉格光栅。……