张晓荣,王保成,郝 勇 ,徐文宽,秦慧娴,2,袁明昱,2

(1. 中国科学院 空天信息创新研究院，北京 100094；2. 中国科学院大学 光电学院，北京 100049)

0 引言

平流层飞艇是一种轻于空气的飞行器，主要由飞艇囊体、能源系统、推进系统、载荷舱构成。工作在临近空间，主要依靠空气浮力实现驻空及可控飞行[1]。在桥梁、飞行器、船舶等大型结构的健康监测中，应变是能够反映材料或结构力学性能的重要参数，应变同样是反应飞艇工作状态的重要参数[2]。飞艇蒙皮的完整是飞艇系统正常工作的基本保证，蒙皮材料是飞艇的核心结构。因此对飞艇囊体应变进行检测，其研究目的在于能在线监视囊体的应变情况。飞艇的主体结构是充气的球体，飞艇主囊体采用柔性二维正交各向异性的性复合材料。在正常工作状态下的飞艇，飞艇的蒙皮受到内外压差的作用，会处于双向拉伸的状态，由于飞艇囊体厚度远小于飞艇的长度，整体结构在受载情况下容易发生较大的变形甚至破坏，此时蒙皮的应变情况是蒙皮是否处于健康状态的重要指示，同时也能够为飞艇的安全运行提供可靠数据保障[3]。目前，在对类似飞艇囊体的柔性应变的监测技术种类较少，且测量精度和及时性不能同时满足，所以针对这一待解决的问题提出了基于ZYNQ的应变在线监测系统设计方案以对工作状态的飞艇囊体进行实时监测。

针对大型结构应变的测量，一般分为接触式测量和非接触式测量[4]，其中最传统的方法是使用电测法和光纤应变传感器测量方法[5]，但是前者耗电，测量精度低，而且对使用环境要求高，易受电磁干扰。……