A STUDY OF INTERFACES OF COMPOSITES BY MEANS OF OPTICAL FIBRE SENSING TECHNTIQUE

Fibre stress of glass fibre reinforced polymeric copmosites on load is determined by using optical fibre as model fiber and by means of laser interference method. In addition, the origination of fibre stress during moulding process of composites and the relation between fiber stress of loaded composites and external stress are examined. The experiments show that fibre stress is related to molecular structure of inter facial materials and structure of inter facial layers. When stress is transferred from matrix to fibre, each inter facial layer has different stress gradient and deformability. This property can be characterized by introducing an inter facial stress transfer coefficient k to the two-phase model.

Role of Flexible Macro Fibre Composite (MFC) Actuator on Bragg Wavelength Tuning in Microstructure Polymer Optical Fibre Long Period Grating for Strain Sensing Applications

The microstructure polymer optical fibre (mPOF) inscribed long period grating (LPG) offers a wide field of application in strain sensors arena within the materials elastic limit. Flexible innovative macro fibre composite (MFC) actuator generates electromechanical force under DC driving voltage. We propose a novel method for Bragg wavelength blue shifting through stretch tuning of mPOF LPG in axial direction under applied DC voltage on attached MFC with LPG. The grating period of mPOF LPG changes refractive index and causes blue shift of Bragg grating fibre wavelength. The shifting governs on the values of generated electromechanically strain transfer from flexible MFC to mPOF LPG and they have potential applications in strain sensor.

基于双金属和FP干涉结构的光纤温度传感器

为了提高现有光纤温度传感器的灵敏度和测温范围,提出了一种基于双金属和法布里—珀罗(FP)干涉结构的传光型光纤温度传感器。以双金属片作为感温元件,利用部分反射镜和双金属片作为上、下表面,构成FP腔,采用调频激光干涉原理测量感温元件受热产生的FP腔腔长变化量,实现对温度的传感。实验结果表明:制成的光纤温度传感器的腔长变化量与温度呈较好的线性关系,线性度为99.96%,温度测量灵敏度达到了3885nm/℃,重复性高。

基于复合干涉原理的局部放电检测光纤传感器

针对基于传统干涉结构的局部放电检测光纤传感器存在参考光纤隔音处理难、不利于现场布设等问题,设计了Mach-Zehnder与Sagnac复合干涉结构的光纤传感器。本研究应用延迟光纤与直线型传感光纤结构解决了上述问题,采用3×3耦合器对光信号引入相移以增加系统的动态响应范围,并阐明了传感光纤以及延迟光纤长度对系统传感特性的影响规律。利用局部放电模拟装置进行性能测试的实验证明,所设计的局部放电检测光纤传感器具有良好的响应性能,测得局部放电信号的时域响应峰峰值为2.45 V,频率分布范围为10.62 kHz~57.73 kHz。研究表明该复合干涉结构可有效提升局部放电检测光纤传感器的检测性能,提高现场适应性。

用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法研究

目前,稀疏孔径成像系统共相误差校正效果不佳,为此,提出了一种用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法。首先,分析了仅有前馈控制存在的累积误差问题,并由此引出了改进的比例-微分-积分(PID)反馈控制结构和表达式;然后,将两者结合,形成了前馈-改进PID反馈的复合控制系统,并用该系统对单个压电陶瓷进行了控制仿真;最后,采用一种随机并行梯度下降(SPGD)算法,以成像清晰度为优化目标,将稀疏孔径成像系统中的多个压电陶瓷组成了联合控制系统;通过搭建精密光程调控系统实验平台,对单个压电陶瓷采用前馈-PID反馈复合控制系统进行了1μm、5μm、8μm和10μm位移跟踪实验。实验结果表明:不同位移的响应曲线基本与期望位移曲线重合,不同位移的响应时间能有效控制在0.08 s以内,位置误差能有效控制在±3 nm以内;将SPGD联合控制系统用于1个三孔径稀疏孔径成像系统中,进行了分辨率板成像对比实验,对共相误差校正前后图像进行了定量评价(校正前,评价值J 1=0.54;校正后,评价值J 2=0.78)。研究结果表明:该联合控制系统能有效控制光程精度,校正共相误差,实现子光束干涉成像的目标。

高海拔地区光缆及光电复合缆的施工

高海拔宇宙线观测站位于稻城海子山,高寒缺氧、地质地貌复杂,探测器所用光缆和光电复合缆均为非标定制产品,施工难度大,科研技术标准高,为解决长途运输、高寒气候和施工对其的影响,通过研制成束线缆辅助放线装置,采取严把线缆入场检测、施工、竣工验收等技术措施,确保光缆和光电复合缆的施工质量。

光纤数据链路模拟器设计

为分析光纤制导导弹飞行中光纤信道变化情况,满足导弹动静态仿真需求,设计了一种能够模拟光纤数据链路传输损耗特性的装置。研究内容包括建立系统传输损耗的动态、静态模型。利用光模拟器实现导弹飞行中可能遇到的信道干扰、数据延迟、动态损耗等情况。实验结果表明,光信号干扰的变化范围达到-50dBm^-40dBm,光信号的传输延迟范围为16.65μs^99.9μs,模拟器动态损耗调整范围为0dBm^50dBm,可用于验证导弹光纤传输系统的性能。

光纤智能化复合材料及其监控系统的研究

本文简要评述了一种新型功能材料——电流变体,和由它制造的超先进智能复合材料及其应用原理和前景。着重介绍了埋有光导纤维的复合材料——“敏感的皮肤”及纤维光学检测系统的原理、可行性及应用。提出了将光导纤维埋入含电流变体的超先进复合材料中而形成光纤智能化复合材料,并简述由其制成的监测系统的研究现状和展望。

双波长剪切散斑干涉法在复合材料缺陷检测中的应用

为使剪切散斑干涉能适用于物体大变形的测量,选用双波长激光照射和彩色相机,用傅里叶变换法对干涉图进行频谱分离,用红色波长相位减去绿色波长相位,得到合成波长相位,经频域滤波和相位解包裹,得到连续相位.理论计算表明合成波长相位条纹数是单波长相位条纹数的0.189倍.合成波长参与计算可以有效减小相位条纹密度,解决剪切散斑干涉在物体离面位移测量中由于变形条纹过于密集而导致欠采样的问题,同时降低对干涉条纹滤波和相位解包裹难度,增强图像处理可靠度,提高了测量准确度.给出了合成波长与单波长相位幅度的比较以及相同外力下二者相位条纹密度的对比,实验验证了所提方法的有效性、准确性和可靠性,实现了剪切散斑干涉对复合材料大变形的测量,扩展了剪切散斑干涉工程应用的范围,为新型剪切散斑干涉测量系统的设计提供了参考.

智能结构中埋入式光纤传感器的研究

针对复合材料结构试件内部参量的测量提出了一种新型埋入式光纤传感器的研究方案。这种方案是采用双光敏管结构来检测干涉条纹的变化，运用适当的处理电路来计数条纹的移动量，并判断条纹的移动方向，从而测出复合材料构件内部物理参量的变化。对这种干涉型埋入式光纤传感器用于复合材料试件内部应变测量进行了理论推导，导出了条纹的移动量与应变的关系，并把这种传感器埋入环氧树脂复合材料梁中，对其应变进行了测量，给出了实验装置和实验结果，讨论了误差来源。

复合材料内多处横向冲击损伤的光纤图像检测

基于埋设在复合材料层板中的多方位多模光纤网络的特点，提出了检测层板内部发生多处横向冲击损伤的重构算法．根据光纤损伤图像检测系统获得的图像信号，可实时、定量、直观重构并显示出层板内部各处损伤的位置和各处的损伤程度．在复合材料多点冲击损伤检测试验中，屏幕显示的损伤图示与对半透明试件同时做反向照明检测的结果相一致。

复合材料内部损伤的光纤图像显示方法

研究了复合材料损伤的光纤图像显示方法，并研制了相应的测试系统。通过数字化处理检测网络输出的图像，实现复合材料结构损伤的定量检测和直观显示。冲击损伤检测实验证明，摄像－图像处理光纤损伤测试系统与通常的光电检测系统相比具有诸多优点。

机织复合材料内部损伤的图像检测方法研究

在机织复合材料结构预成型时织入光纤网络，并经ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎｔｒａｎｓｆｅｒｍｏｕｌｄｉｎｇ，树脂传递模塑）工艺成型。文中分别采用光纤网络损伤检测方法和图像增强反向照明方法，实时显示受冲击机织结构内部损伤产生和扩展的图像。实验证明了这两种方法结果的一致性。对比层合结构和机织结构冲击损伤扩展的反向照明图像，显示后者有更高的抗冲击能力。

甲烷检测技术的研究现状

甲烷的安全防爆是矿山开采中的一个重要问题,甲烷浓度实时准确的检测是问题的关键。本文重点阐述两类基于不同原理的甲烷检测技术:光纤吸收法、光干涉法。并对光纤吸收法中的差分检测技术、谐波检测技术进行比较,对各种方法检测甲烷的检测精度进行分析。

复合材料热结构高温应变测量技术发展现状与途径

复合材料热结构的高温应变测量是目前制约相关地面试验验证的瓶颈问题。热结构多采用陶瓷基复合材料,该类材料具有热膨胀系数小和各向异性的特性,工作环境温度高于以往的普通金属材料和有机复合材料,因此热结构的应变测试需要适应苛刻的高温使用状态。与此同时,还需要满足较高的应变测试精度、测试分辨率以及十分精确的热力解耦。在对该领域研究现状进行系统梳理的基础上,对应变测试的不同技术途径进行了分析总结,提出了本领域研究的后续发展思路。

应用光纤图像定量分析复合材料内部的损伤域和损伤度

提出了基于光纤图像的复合材料结构内部损伤区域重构方法，根据光纤网络在结构中的排布方式和位置，可定量分析结构损伤域的形状和域内各处的损伤度。层板冲击损伤检测实验中，对所得的离散型损伤度数据进行插值处理，获得的损伤度图形与对半透明复合材料做反向照明的结果吻合，证明了本文方法的有效性。

白光干涉仪位移测量的光纤遥传

本文论述了应用由光纤串接的双白光干涉仪实现干涉信息遥传的原理、实验装置和结果.实验分别在700μm 和6μm 的测量范围内得到±0.6μm 和0.04μm 的位置量遥测精度,将这一方法应用于甲烷气体浓度遥测,其测量精度为0.11%.为实现测量自动化,装置采用微机控制扫描搜索白光干涉条纹极值的方法,实现了白光零级干涉条纹的自动识别与瞄准,其重复精度达0.01μm.

纳米银修饰的微结构聚合物光纤作为化学-光学传感材料的初步研究

通过调节在微结构聚合物纤维(Microtubes Polymer Opeical Fibers,MPOF)孔道中进行的动态化学反应——银镜反应的条件,可以得到管状或岛状纳米Ag修饰的MPOF.扫描电镜分析显示:在高反应物浓度下,在孔洞阵列中进行反应得到管状银修饰的MPOF;该Ag微管-MPOF复合纤维是导电性的,可以直接作为阵列电极制造电化学传感器.研究结果显示,MPOF复合纤维对治癌物质硝酸根或亚硝酸根有高的可逆氧化还原活性;在低反应物浓度下,在孔洞阵列中进行反应得到岛状银修饰MPOF;当把岛状银修饰MPOF插入有机荧光物质的水溶液中时,观察到荧光有明显的增强效应.

Ag微米管阵列修饰的聚合物光子晶体光纤制备工艺研究

以聚合物光子晶体光纤空气孔阵列为模板,制备了Ag微米管阵列修饰的聚合物光子晶体光纤.讨论了银氨溶液和葡萄糖溶液浓度以及反应时间和温度对银微米管形貌的影响.在Ag(NH3)2+与C6H6O浓度比为2,反应时间为20min,温度为65℃条件下光纤孔洞表面获得了规则的Ag微米管状结构,并对Ag的生长机理进行了讨论.

光纤复合材料界面力学传感器初探

本文将单模光导纤维代替普通玻纤埋设于聚酯之中,将He-Ne激光分光后接入这一信号光纤及另一同样长度的参考光纤中,利用这两根光纤输出的激光的干涉效应来测试埋设于聚酯之中光导纤维的各种应力应变情况(在复材受各种外力时),从而得到玻纤同聚酯的界面微观力学的各种结果,开拓了一种新的复合材料的测试方法。