光纤传感技术是近代飞速发展的一项新兴传感技术,其在飞行器结构检测等领域的应用越来越广泛。由于飞行器外形结构复杂、尺寸大,在飞行过程中会受到自身重力、风阻力、雨雪等多种因素影响,使其结构产生不同程度的变形。针对由应变场变化和环境载荷等因素引起的结构变形问题,设计了一种基于光纤光栅传感网络的自由曲面结构状态感知系统,并提出了基于FBG阵列测试数据的三维重构算法。在此基础上,提出了感知数据与三维位置校正算法,设计了结构状态实时感知可视化界面,实现了基于曲面结构状态实时感知的飞行器机翼结构状态模拟监测与分析。为了能够实时监测飞行器结构健康,本文从FBG传感技术理论与误差分析出发,结合三维重构和位置校正算法,设计了基于FBG传感网络的飞行器结构状态检测系统。主要内容分为四个部分,内容如下:1)FBG传感网络分布设计,根据耦合模理论和分段传输矩阵原理,设计了合理的FBG传感网络布局。选取合适的系统光源、耦合器等,完成了光纤光栅传感系统解调模块的设计;构建了用于复杂面形应变场检测的FBG传感网络,并对实际测量时误差来源进行分析;2)设计了基于光纤光栅传感网络的自由曲面结构状态感知系统,通过ANSYS仿真软件模拟和分析自由曲面结构受到载荷的应变场分布,确立了光纤传感网络布设位置。根据FBG阵列测试数据的三维重构算法计算出受力点产生的位移变化,从而实现复杂面形的三维测量。通过将FBG测量获得的重构数据与Handyscan激光扫描设备的测试数据进行对比分析,验证了系统对应变场测试的反演精度,适用于飞行器蒙皮面形偏差监测及应力场分析;3)完成了基于VS平台的应变检测程序设计,采用VB语言编写了自由曲面结构应变检测程序,由检测系统对飞行器机翼结构状态进行模拟监测。利用三维重构算法,根据测量FBG中心波长偏移量和三维位置偏移量,实现重构复杂面形三维应变场,可以准确地获得自由曲面结构状态变化情况,从而达到实时检测飞行器结构状态感知的目的;4)完成了基于FBG阵列的模拟飞行器机翼结构的状态监测,通过感知数据与三维位置校正算法,搭建模拟实验平台,通过线性插值法、双调和样条插值法得到的位置偏移值和实验实际测量偏移值进行对比分析,发现双调和样条插值可以有效提高数据重构的精度。结合自由曲面结构应变检测实验,对应变敏感位置的测试数据进行了优化处理,为飞行器结构健康监测布局设计提供了新的理论与数据支撑。