[發明專利]一種將光纖布拉格光柵傳感器嵌入三維編織復合材料制件的方法

無效

• 申請號: 201010606815.6
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102564332A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 孫寶山;萬振凱
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01K11/32
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 劉明華

技術領域

本發明屬于航空用三維編制復合材料的健康監測領域，具體涉及一種將光纖布拉格光柵傳感器嵌入三維編織復合材料制件的方法。

背景技術

自從分布式光纖布拉格光柵(FBG)傳感器于1990年首次埋入環氧樹脂復合材料中以來，國內科學研究者開展了FBG在航空復合材料結構的健康監測研究工作。到目前為止，國內的研究主要包括：邱雷、袁慎芳、苗苗等人實現了基于FBG的機翼盒段結構健康監測(請參考邱雷，袁慎芳，苗苗.基于FBG的機翼盒段結構健康監測系統功能驗證研究[J].壓電與聲光，2009，31(3)：350-353)；常新龍、郭風華、李進軍等人利用FBG傳感器組成固體火箭發動機結構健康監測系統(請參考常新龍，郭風華，李進軍.基于FBG傳感器的固體火箭發動機結構健康監測技術[J].強度與環境，2006，33(4)：17-22.)，討論了FBG傳感技術用于固體火箭發動機結構應變場、溫度場合損傷狀況健康監測的可行性；周雪芳、梁磊等人研究了一種埋入式光纖光柵混凝土應變傳感器(請參考周雪芳，梁磊.埋入式FBG混凝土應變傳感器特性研究[J].傳感器與微系統，2008，27(3)：14-17)；信思金等人研究了FBG傳感技術在大壩安全監測中的應用(請參考信思金.FBG傳感技術在大壩安全監測中的應用研究[J].武漢理工大學學報，2004，26(8)：35-37)；金偉良、張恩勇等人研究了分布式光纖傳感技術在海底管道健康監測中的應用(請參考金偉良，張恩勇等.分布式光纖傳感技術在海底管道健康監測中的應用[J].中國海上油氣(工程)，2003，15(4)：5-8)。

國外學者對將FBG用于航天制件狀態監測的研究較早(請參考Inaudi，D，and?Glisic，B..Distributed?fiber?optic?strain?and?temperature?sensing?for?structural?health?monitoring[C].the?Third?International?Conference?on?Bridge?Maintenance，Safety?and?Management.July?2006，Porto?Portugal：IABMAS，Portugal，2006：16-19；Seiji?Kojima，Shinji?Komatsuzaki，Yoshinori?Kurosawa，et?alEmbedding?type?strain?sensors?using?small?diameter?fiber?Bragg?grating?to?composite?laminate?structures[J].Hitachi?Cable?Review，2004，23(8)：11-15；Thodi，P.，Khan，F.，Haddara，M..TheSelection?of?Corrosion?prior?Distributions?for?Risk?Based?Integrity?Modeling[J].Stoch?Environ?Res?Risk?Assess-Springer，2009，23(6)：793-809)。其中，德國DaimlerChrysler?Aerospace(DASA)飛機測試中心的M.Tmtzel等研究人員在此領域里開展了很多實驗測試和實際應用，他們將FBG粘貼于當時最新研制的碳纖維增強塑料(CFPR)機翼的表面，通過FBG監測分析復合材料的溫度和應變變化(請參考Trutzel，D.Belz，M.Holz?et?al.Investigation?of?Fiber?optic?Bragg?Grating?Sensor?for?applications?in?the?Aviation?industry[J].Proc.OFS-13，1999，624-626；Michael?N.Trutzel，Karsten?Wauer，Daniel?Betz，et?al.Smart?Sensing?of?Aviation?Structures?with?Fiber-optic?Bragg?Grating?Sensors?[C].SPIE，2000，3986：134-143；Daniel?Betz，Lothar?Staudigel.Test?of?a?Fiber?Bragg?Grating?Sensor?Network?for?Commercial?Aircraft?Structures?[J].Proc.OFS-16，2002，55-58)，實現了對機翼疲勞特性的健康監測(請參考Y.Okabe，S.Yashiro，T.Kosaka，N.Takeda.Detection?of?transverse?cracks?in?composites?by?using?embedded?FBG?sensors[C].SPIE’s?International?symposium?on?Smart?Structures?and?Materials，Proceeding?of?SPIE，2000，3986：282-291；Tahir?B.A.，J.Ali，R.A.Rahman，Strain?measurements?using?fiber?Bragg?grating?sensor[J].American?Journal?of?Applied?Science，2005，02(special?issue)：40-48；H.Iwaki，H.Yamakawa，A.Mita.FBG-based?displacement?and?strain?sensors?for?health?monitoring?of?smart?structures[C].Proceedings?of?MOVIC?2000?Conference，Australia，2000，4-8)。