用于FRP固化在线监测的光纤微弯压力传感器

无论在军事还是航空航天领域,光纤传感器都是一种极具应用前景的智能化监测手段。目前,将光纤传感器用于纤维增强树脂基复合材料固化过程的监测的研究是一个热点。但由于大多数光纤传感器监测固化过程成本较高,所以还没有被广泛的应用于实际生产当中。开发了一种新型的低成本、高灵敏度、易操作的光纤传感器用于纤维增强树脂基复合材料固化过程的在线监测。光纤传感器的设计基于光纤微弯损耗原理,其监测的直接目标参量为增强纤维所构成的网络所承担的压力变化,可以进而通过Gutowski的树脂流动/纤维变形理论间接得出对于固化过程中的几个关键参量。给出了这种压力传感器的设计制作方法,测定该种传感器在静态和动态下的压力-光损耗响应曲线,分析了该传感器对环境温度与折射率变化的响应。完成了利用微弯压力传感器进行纤维增强复合材料在热压釜中固化成型过程的在线监测实验,获得了良好的结果。

一种新颖的光纤微弯压力传感器

利用微弯探头和具有硬中心的小位移平膜片设计而成的光纤微弯压力传感器 ,可用于测量气体或液体的压力。本文阐述了传感器的结构及其传感机理。该光纤微弯压力传感器能够组成分布式光纤测试系统 ,具有机械调零、过载保护功能。

高温微压力传感器校准实验系统的研究

为满足高温光纤微压力传感器校准实验的需要,在分析传感器测量结构和校准原理的基础上,设计了一套基于高低温试验装置和上位机人机软件的校准实验系统。对某一传感器样品进行了校准实验,结果表明,该系统能模拟传感器真实的工作环境,实现传感器在高温微小压力环境下的校准,并且具有很好的可靠性和稳定性。

虚拟仪器下的生物摩擦力测试系统设计

借助光纤传感器、伺服电机和西门子可编程逻辑控制器(PLC),设计了一套基于组态王的力采集系统,用于采集医疗器械手术机器人手臂与生物肠道接触的力。该系统以组态王作为人机界面。首先,通过实时曲线趋势图监测接触力相位变化;通过控制界面更改运动装置的控制变量参数,并将相应的信息通过力采集界面和历史曲线趋势图进行记录。然后,通过光纤传感器及其对应的解调仪,进行相位信息的测量,并将其转换成力。最后,通过西门子PLC,使用梯形图编写控制程序,控制伺服电机以不同运动状态让测试端头进入肠道,进行测量。采用该方法,可以将上位机软件采集到的不同运动状态下端头与肠道接触的力进行对比,组建一个数据库,为手术机器人临床操作的参考,从而避免手术过程中由于缺乏力反馈而造成的组织出血和变性。