Fe-C膜光纤光栅锈蚀传感器在模拟海洋环境中的特性研究

研究了一种基于与钢筋成分相似的Fe-C膜光纤光栅锈蚀传感器,在模拟海洋环境3.5%NaCl溶液中进行锈蚀监测,同时与电化学监测比较。对Fe-C膜进行电子探针、XRD和SEM测试,阐述了传感器的结构和原理。实验结果表明:光纤锈蚀传感器在2.5d达到最大漂移量430pm,锈蚀10d敏感膜出现脱落,波长发生回落。与电化学监测相比,光纤锈蚀传感器能够实现长期监测,并获得锈蚀时间、锈蚀速率和锈蚀程度等锈蚀状态,对钢结构的实时在线监测具有重要意义。

光纤光栅锈蚀传感器的Fe-C敏感膜制备方法优化

光纤光栅锈蚀传感器将光纤光栅传感技术优势应用于钢结构混凝土的耐久性长期监测。对于基于锈蚀敏感膜的光纤光栅锈蚀传感器而言,敏感膜的质量对传感器整体性能起着关键的作用。引入脉冲电镀方法制备Fe-C薄膜,通过薄膜厚度和质量测试、传感器锈蚀实验,优化了脉冲电镀制备参数,分析和比较了脉冲电镀与直流电镀的所制备薄膜的特点,以及所制备传感器的锈蚀行为和传感寿命。通过薄膜形貌、测定薄膜附着力等方法研究Fe-C锈蚀敏感膜性能,通过加速锈蚀实验分析比较各电镀时间得到的传感器锈蚀行为,从而得到最佳电镀时间参数,并且将其与直流电镀方法进行了全面的对比。对比实验表明,脉冲电镀方法得到的Fe-C薄膜的表面平整度和附着力,以及传感器的线性工作区间和传感寿命均优于直流电镀方法得到的薄膜和传感器。

Fe-C合金膜光纤腐蚀传感器的腐蚀实验及传感特性研究

为了监测钢筋或各种埋地管线的腐蚀情况,提出了基于金属腐蚀敏感膜的光纤腐蚀传感器。介绍了Fe-C合金膜光纤腐蚀传感器的原理。为了寻找其传感规律,用同一浓度的腐蚀溶液对不同厚度的金属膜进行腐蚀。以金属膜被腐蚀掉的百分比作为横坐标来记录光输出功率的变化。通过对实验数据的分析,基本找到了电镀获得的Fe-C合金膜在腐蚀溶液中的腐蚀规律。

Fe-C合金膜光纤腐蚀传感器传感规律研究

利用PVD溅射镀以及PVD与电镀复合两种方法在光纤纤芯上制备了不同厚度的Fe-C合金膜,对其进行X-射线衍射分析,所制膜层晶体结构类型与普通碳钢基本一致.通过将镀膜光纤放入不同浓度的HNO3溶液中以及埋入混凝土结构中,进行了腐蚀实验.结果表明:在低浓度的腐蚀溶液中,不同厚度的Fe-C合金膜会从外到内被均匀地腐蚀掉,输出光功率会在腐蚀末期有一个急剧的增大现象;在高浓度的腐蚀溶液中,Fe-C合金膜会在各个局部产生裂纹,膜层被一块一块地腐蚀掉;输出光功率整体趋势增大,但并没有特别急剧的增大现象;混凝土试块中的腐蚀实验中,输出光功率的变化复杂多变,但整体趋势还是一个增大的过程.

Fe-C合金膜光纤腐蚀传感器镀膜工艺研究

为了监测钢筋或各种埋地管线的腐蚀情况,提出了基于金属腐蚀敏感膜的光纤腐蚀传感器。介绍了Fe-C合金膜光纤腐蚀传感器的原理。为了实现光纤腐蚀传感器的传感性能,需要在光纤表面电镀Fe-C合金膜。利用HF酸腐蚀掉光纤包层,确定光纤包层被完全腐蚀掉的时间,通过实验确定光纤敏化和活化的镀液配方和工艺。先利用化学镀在处理过的光纤表面上镀一层适合电镀的中间导电镍层,然后利用电镀工艺电镀Fe-C合金膜,最终获得表面光亮、均匀、结合力好的金属腐蚀敏感膜。

阶梯型Fe-C膜光纤腐蚀传感器的传感规律

为了增大金属敏感膜光纤腐蚀传感器的检测范围,提高传感器的检测能力,本文采用磁控溅射的方法在除去包层的多模光纤纤芯上制备了导电层,然后通过电镀的方法,制备了具有单层和阶梯型结构的Fe-C膜光纤腐蚀传感器,通过SEM、XRD等方法对Fe-C膜的微观结构进行了分析。通过光学测试,研究了光纤腐蚀传感器输出光强度的变化规律。结果表明,当Fe-C膜的厚度大于一个临界值时,膜腐蚀的初期光输出强度无明显变化,而小于临界值时,随腐蚀的发展,输出光强度逐渐增大。所考察的二层阶梯型Fe-C膜光纤腐蚀传感器在腐蚀检测时,具有两个光输出强度逐渐增大的过程。

光纤Fe-C敏感膜的制备及腐蚀传感规律的研究现状

介绍了Fe-C敏感膜光纤腐蚀监测传感器的原理及其应用,并重点介绍了Fe-C敏感膜的制备及传感器传感规律的研究,发现在腐蚀过程中输出光功率会明显增大,通过监测输出光功率的变化可以得到金属的腐蚀情况,最后提出了研究中需要解决的问题,并展望了其应用前景。