柔性基体材料封装FBG传感器的应变传递误差分析

由于力学理论和有限元仿真应用于道路结构的分析受材料参数与边界条件等因素影响较大,要获得其准确、真实的受力状态,需借助原位监测技术。然而,日益得到推广应用的高性能光纤光栅敏感元件因其传统的封装方式,无法在模量上匹配相对离散的道路结构测试。为此,本文以沥青路面结构为研究对象,提出了一种以纯沥青为光纤光栅外包层、以小粒径沥青混合料为封装层的柔性基体材料光纤光栅封装技术,建立了其变形作用机理的力学模型,从理论角度分析其应变传递机理,给出了相应的误差修正公式,并通过模型试验方式检验该传感器的感知性能及误差修正公式的适用性。研究结果表明:该种柔性原材料封装光纤传感器可用于沥青混合料的监测,且借助应变传递误差修正公式能较好地消除部分因素的影响,间接地保证了沥青路面结构真实变形的高精度还原,为路面结构监测技术的发展起到了积极的推进作用。

柔性可穿戴湿度传感器的研究进展

柔性可穿戴智能设备如智能手表、手环等在日常生活中发挥着重要作用,尤其是在医疗保健和运动监测等方面。传统刚性湿度传感器件存在柔韧性差、体积庞大、质量大以及需要传统电池供电等缺陷,无法与人体力学相匹配,因而不能检测皮肤表明湿度变化,柔性可穿戴乃至可自供电的新型湿度传感器是传统湿度传感器的有效替代品。柔性可穿戴湿度传感器的吸湿主要依靠水分子的物理、化学吸附机制。湿敏材料主要有有机高聚物及无机低分子物。柔性可穿戴湿度传感器可分为电阻式、电容式、电压式湿度传感器。电阻式湿度传感器的电阻随环境湿度、交流频率的增加而逐渐减小,且灵敏度降低,但其具有良好的可重复使用性;电容式湿度传感器的电容随着湿度的增加而增大,响应恢复性和耐久性好;电压式湿度传感器既可以作为电压传感器使用,又可利用湿气发电,其电压随着湿度的增加而减小,响应恢复时间短,可循环使用性强。3种柔性湿度传感器在人体健康监测和环境湿度检测调控等方面具有重要作用。

基于正交试验的FBG传感器胶结剂性能优化

FBG传感器的封装工艺决定传感器的性能是否优异。在选择合适的FBG传感器封装材料后,就需要对FBG传感器的封装形式加以研究。在实际的应用中,需要根据传感器不同的结构形式及使用环境来选择合理的封装形式。其中最常见的封装形式是采用胶结剂进行FBG传感器的封装,这种封装形式操作简单且成本较低。因此,在FBG传感器的封装中应用较为广泛。在传感器封装过程中,胶结剂的固化水平对FBG传感器的稳定性影响最大。如果要保证传感器的稳定性,那么必须对胶结剂的稳定性进行研究。

深圳先进院柔性应变传感器领域研究获进展

近日，中国科学院深圳先进技术研究院先进材料研究中心汪正平与孙蓉领导的先进电子封装材料创新科研团队，研发出一种具有低成本、高可拉伸性、高灵敏度等功能特性的柔性可拉伸应变传感器材料，并实现对人体运动行为的实时监测。

沥青混凝土路面监测用柔性原材料封装光纤传感器设计

国内众多道路未得到及时维护以致需花费大量资金重建的案例均表明:当前道路监测技术滞后于道路结构的发展需求。因此,考虑光纤所具备的精度高、耐腐蚀及抗电磁干扰等优点,提出了一种适合于沥青混凝土路面结构测试的柔性原材料封装光纤传感器,以素沥青为光纤外包层,以小粒径沥青混合料为封装层。通过有限元试算及系列基础试验方式确定最优封装尺寸,以分级加载试验校核其感知外部荷载的性能,从而确定其是否能用于沥青混凝土路面结构的监测。研究结果表明:该种柔性原材料封装光纤测试系统用于感知路面结构的变形是可行的,且能实现路面结构的实时、长期监测,对路面结构监测技术的发展起到了积极的推进作用。