光纤光栅是一种无源光传感器件，具有环境适应性强、抗电磁干扰、传感光信号可远距离传输、可实现“无源多场、一线多点”检测等特点，很适合机械装备多参数分布动态监测。光纤光栅传感检测技术已成为智能制造及其装备发展的研究热点，该方向将重点开展如下研究。
1、航空发动机管路系统动态检测理论与技术
航空发动机管路系统主要包括燃油管路、润滑管路等，实际运行中这些管路常受到力场、流场、温度场等多物理场的强耦合作用，其工作状态呈现出多变性、耦合性和非线性。为了突破传统检测技术的局限性，研究光纤传感器智能感知、管路系统动态特性及其安全运行监测所涉及的理论和关键技术，对提高航空发动机管路系统运行过程中的检测水平，实现管路系统运行状态的可监测性和故障的可预测性具有重要意义。
（1）研究目标
航空发动机管路系统是典型的复杂管路系统，课题组在此方面已做了一定的前期研究，因此本方向首先以航空发动机管路系统为主要对象，基于光纤光栅传感技术建立面向航空发动机管路系统综合测试实验系统平台，研究其光纤传感器智能感知、管路系统故障诊断与预测的基础理论和关键技术，进而将所取得的理论和技术创新成果扩展到其它机械装备管路系统，取得一批具有原创性的科研成果，发表高水平论文1-2篇/年，申请发明专利3-4项。
（2）研究内容
①面向流体管路系统的多参数检测光纤光栅传感器技术与理论。以航空发动机管路系统为对象，研制面向管路系统多参数检测的光纤光栅（温度、应力、压力等）系列传感器。
②航空发动机管路系统特征信息表征、计算分析理论与方法。研究航空发动机管路系统在力场、流场、温度场等多物理场的强耦合作用下的信息表征、计算分析理论与方法。
③航空发动机管路系统故障诊断与预测理论与方法。开展基于多参数分布式检测数据的航空发动机管路系统的故障诊断和预测理论和实验研究。
④航空发动机管路系统的多参数动态检测实验系统。建立基于光纤光栅传感的航空发动机管路系统的多参数分布式在线检测系统，研究多参数分布式系统集成技术。
2、数控机床热误差基础理论及补偿方法研究
针对数控机床结构的复杂性、热源的多样性以及热变形的特殊性，以机床主轴（以结构复杂、刚性高、速度高为特点）、进给传动装置（以结构复杂、精度高为特点）和床身结构件（以尺寸庞大、变形大为特点）等关键部件为对象，交叉融合光纤光栅传感技术、机械制造科学，信息科学，探索数控机床热误差形成、传递机理，创建热误差监测新原理和新方法，研制高性能热误差实时补偿的系统。
（1）研究目标
针对数控机床热误差监测与实时补偿的难题，本方向研究具体目标是：
①利用光纤光栅传感器一线多点，多参量分布式测量的特点，面向高精度数控机床研究新的热误差传感原理与方法，创建新型光纤表面温度传感系统、大型结构件的微变形监测系统；
②利用新型光纤热误差传感系统，深入研究多元温度场激励下的数控机床热变形行为，建立温度与部件热变形之间的映射关系，揭示热误差形成、传递机理；
③研究光纤传感大数据背景下的热误差实时补偿方法，建立一套热误差监测与实时补偿系统。将监测和补偿系统与数控系统科学集成，创建基于嵌入式技术的数控机床热误差实时补偿通用系统。
（2）研究内容
①主轴部件研究内容
利用光纤传感“一线多点，无源多场”的监测特点，研究一种深入主轴内部的新型温度、应力多参量分布式监测系统。利用该系统研究各种工况条件下主轴的热变形行为，揭示主轴热变形机理及工作特性变化规律，为主轴的抗热变形设计、热变形误差补偿提供理论基础。
②进给系统研究内容
利用光纤传感“一线多点，结构微小”的特点，创建一种面向丝杆、螺母副的新型光纤温度测量系统。研究不同散热条件、安装工艺下进给所致的丝杠螺母热膨胀行为、热传导机理、热误差规律。
③机床床身结构件研究内容
④数控机床整体热误差预测模型与实时补偿方法研究
由于数控机床是由众多部件组成的大型系统，各部件的热变形对机床精度都产生影响，这就需要从空间机构学角度对热误差的传递规律进行深入研究。通过齐次坐标变换和旋量方法对热误差传递规律进行建模。
研究基于嵌入式的误差实时补偿器。通过热误差补偿信息与数控系统多种接入方式的研究，实现基于嵌入式的实时补偿器与数控系统的集成。
3、多功能齿轮测试实验研究平台
该齿轮测试实验平台应具有较高柔度，可针对多种类型的齿轮（如直齿轮、斜齿轮、直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮、准双曲面齿轮等）和多种类型的传动形式（平行轴传动、相交轴传动和交错轴传动等）开展实验研究。测试参数多元化，包括转速测试、转矩测试、应力应变的测试、振动测试、温度测试等。通过该实验平台开展实验研究，为齿轮的设计、制造、安装和使用提供有意义的指导。
（1）研究目标
建立基于光纤光栅传感的以齿轮动态测试为主要目的多功能齿轮测试实验研究平台，实现多种类型齿轮多参数测试和齿轮传动实验研究。
（2）研究内容
①研究不同负载、不同转速以及不同安装误差下，基于光纤光栅传感的齿轮动应变测试和振动测试的原理与方法；
②研究不同安装误差下齿轮传动误差分析与测试方法。
③构建齿轮传动综合测试实验装置系统，开展齿轮传动的综合测试实验研究。