多功能光纤智能复合材料研究

提出采用光纤微弯传感器测量复合材料固化中粘度的变化。选择了合适的光纤并进行了增敏处理。完成了不同铺层方式的复合材料固化进程的粘度测量 ,并与动态介电方法的测量结果进行了比较。结果发现 ,光纤微弯衰减方法对于热压情况下复合材料的固化监测是敏感的。该方法可重复性好 ,可以准确给出树脂粘度最低点和固化完成点的时间 ,灵敏度与光纤同增强纤维的交角有关。利用完成固化监测功能后仍具有光波导性能的已埋入光纤 。

基于光纤微弯损耗的压力传感器实验研究

光纤微弯传感器是一种强度调制式光纤传感器,它是利用光纤的微弯损耗效应来测量压力、温度、加速度、应变、流量等环境参量的变化。应用模式耦合理论分析了光纤微弯传感的基本原理,设计了两种不同结构参数的光纤微弯传感器,并且研究了传感器在载荷力的微扰下的输出特性和影响传感器灵敏度的关键因素。实验研究表明,所设计的微弯型压力传感器在一定的压力范围内具有较高的灵敏度、较好的线性和重复性。

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。

缠绕式光纤扭角传感的实验研究

利用多模光纤的微弯特性 ,提出并实现了一种新颖的缠绕式光纤扭角传感装置 ,其扭角测量范围大于 90°.给出了该装置的基本实验原理 .研究表明多模光纤的微弯损耗对扭角变化响应非常灵敏 ,其灵敏度可达 1 d B/ 1°.

光纤微弯传感器技术的发展与应用研究

光纤微弯传感器是一种强度调制型光纤传感器,通过光纤微弯曲导致传输光强度的损耗变化,来测量压力、温度、加速度、应变、流量、速度等环境参量;介绍了光纤微弯传感器的工作原理和特点,并详细论述了国内外光纤微弯传感器技术的发展与应用,最后,分析了光纤微弯传感器存在的局限性。

基于光纤微弯的缠绕式管道形变传感器

利用多模光纤的微弯特性 ,提出并实现了一种新颖的光纤缠绕式管道形变传感器 ;也给出了它的基本实验原理 .研究表明多模光纤的微弯损耗对导管的变形响应灵敏 ,其灵敏度可达 3.5 d B/ με.

基于光纤光栅光谱分析的混凝土结构钢筋锈蚀监测

混凝土中钢筋发生锈蚀会严重影响混凝土结构的使用功能,文章提出了通过观察长周期光纤光栅(LPFG)的透射谱变化对混凝土结构中的钢筋锈蚀进行监测。这种方法基于长周期光纤光栅的微弯特性,利用其透射光谱随弯曲度增加逐渐变浅、谐振波长处的光功率与LPFG的弯曲度成线性这一特性,将钢筋锈蚀引起的钢筋径向膨胀转化为光栅的弯曲,通过监测光栅的光谱变化获知光栅的弯曲度进而判断钢筋的锈蚀程度,该方法对钢筋直接进行监测,简单易行,并利用光栅的光谱特性从而避免了环境温度、应变、折射率的影响,实验将光栅埋入到混凝土构件中,从已取得的实验结果来看,这种方法测量钢筋锈蚀厚度的准确度可达1.2μm,可监测到的锈蚀厚度达3 mm,完全能够实现混凝土结构中钢筋锈蚀的早期至中期监测。

钢管混凝土拱桥界面脱空光纤传感研究

基于光时域反射技术 ,进行了分布式传感光纤检测拱桥钢管混凝土交界面脱空的研究。通过试验确定了光纤在钢管内的布置型式和保护型式 ,使得光纤能在钢管内准确定位并有效保护 ,实际工程中存活率达到 80 %;构建全自动力 -光耦合试验系统 ,进行了交界面脱空传感试验和预应变大比尺钢管混凝土界面脱空仿真试验 ,建立了力 -光耦合本构关系 ,试验中脱空初始感知开度达到 0 .1mm ,动态范围达到 4.8mm ,脱空定位达到 0 .2m。在首次布设光纤传感监测系统的拱桥工程中 ,检测到大面积脱空 ,并确定了脱空开度、位置及范围 。

光纤微弯传感器研究

本文阐述了光纤微弯损耗机理和光纤微弯传感器的工作机理，并在此基础上提出了光纤微弯应变传感器系统设计模型．

多模光纤微弯应变传感器研究

设计了3种不同齿形结构的光纤微弯传感器。传感器中的光纤变形装置是由一个拱型弹性膜片和置于膜片与被测试件之间的一对带齿构成。弹性膜片固定在被测试件上,试件的表面应变带动这一对带齿在光纤横向上的微小位移,改变光纤微弯变形,改变光纤的损耗,从而实现对被测对象的应力、应变测量。对3种不同齿形结构的光纤微弯传感器进行了研究和比较。

新颖的微弯结构Mach-Zehnder干涉仪型传感器及其优化设计

介绍了一种改进的Mach Zehnder干涉仪型传感器 ,采用微弯结构波导代替了传统的MZ干涉结构的两臂 利用三维波束传播法 (3D BPM)对传感器的敏感区域 ,微弯结构的形状进行了研究 ,同时研究了微弯结构的振幅和周期对灵敏度的影响 ,并采用梯度算法对这两个最重要的参数进行综合优化 模拟结果表明 。

基于光时域反射法的分布式光纤应力传感器

研究了光纤时域反射仪的基本原理和光纤的微弯损耗机理,在此基础上开发了一种用光时域反射仪(OTDR)进行探测的分布式光纤应力传感器。对光纤微弯调制机构和传感器系统进行了设计与实验,分析了系统的灵敏度和空间分辨率的影响因素,实现了空间分辨率3m,测量范围1km的测量精度。现场实验表明:对山体滑坡等事故的发生能实现及时准确的灾害预报。

光纤微弯曲位移传感器研究

分析了光纤微弯曲位移传感器的基本工作原理，并对不同齿数条件下，有无模式去除器及模式去除器位置对传感器的输出特性进行了实验研究。实验结果表明光纤微弯曲位移传感器的输出特性与台数、有无模式去除器及其位置有关。

光纤的弯曲损耗和微弯损耗及其利用

分析光纤弯曲损耗和微弯损耗的机理 ,并分别用D .Marcuse和Jeunhumme给出的公式总结两种损耗的算法 。

基于光纤微弯的分布式光纤应力传感器

研究了光纤的微弯损耗机理,在此基础上开发了一种用光时域反射仪(OTDR)进行探测的分布式光纤应力传感器。对光纤微弯调制机构和传感器系统进行了设计与实验,分析了系统的灵敏度和空间分辨率的影响因素,实现了空间分辨率为3m,测量范围为1km的测量精度。现场实验表明,采用该传感器能对山体滑坡等事故的发生实现及时准确的灾害预报。

用于编织复合材料应变检测的光纤微弯传感器

研究了光纤微弯传感器在树脂基编织复合材料应变检测中的应用。将光纤编入三维四向编织碳 /环氧复合材料试件中 ,构成微弯传感器 ,并通过树脂传递模塑工艺成型。对编入试件光纤的性能参数进行了测试 ,并对在三点弯曲载荷下试件内部的应变进行了检测。实验结果表明 :编入试件的微弯传感器可以经受编织工艺和成型工艺 ,该传感器具有一定的灵敏度和测量范围。

微弯光纤传感器临界周期的光线理论分析

采用简单直观的光线理论对微弯光纤传感器的微弯临界周期进行分析，得出微弯临界周期即为光线以最大入射角入射到光纤中时在光纤内传播的空间重复距离这一结论，实验结果与理论分析一致。

采用应变梯度硬化模型预测黄铜薄板微弯曲弯矩

通过黄铜板料微弯曲实验,发现其弯曲弯矩存在明显的尺寸效应现象,随板料厚度的减小,弯曲弯矩增大.采用经典塑性理论和不同的应变梯度理论对微弯曲弯矩进行了预测,对比分析结果表明:修正的Nix-Gao模型的预测结果更接近于实验结果,并且得出了合理的内禀尺寸表达式;该内禀尺寸与材料的剪切模量、初始屈服极限、柏氏矢量和板料厚度方向上的孪晶数有关.

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。

微弯型光纤传感器

分析了微弯型光纤传感器工作原理。讨论并评价了检测技术，介绍了典型应用系统──微弯型光纤传感阵列。