张金栋
,
于海涛
,
李龙
,
王庆有
,
魏鹏
,
肇研
材料科学与工艺
doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20150403
温度与应变是监测复合材料热压罐固化成型工艺两个最重要的表征参数，利用光纤布拉格光栅传感原理，采用毛细钢管封装的方法，制备了完全屏蔽应变信号的温度传感器，将温度传感器和应变传感器同时埋植在复合材料内部，实现了对热压罐成型全过程的实时监测，获得了复合材料成型过程中的内部温度和应变信息。对复合材料平板件和T型加筋板三角填充区域进行的温度监测结果表明，复合材料内部温度变化较罐内温度有一定滞后，传统成型工艺控制给出的加压点偏早，可能引起复合材料贫胶等缺陷。应变监测结果表明，平板件内部的应变变化主要反应树脂固化过程中的物理化学变化，在T型加筋板三角填充区域，应变监测在自然冷却阶段出现了不同于平板件的应变“回弹”现象，一定程度上反映出该区域在成型过程中容易出现缺陷的原因。
关键词:
复合材料
,
光纤布拉格光栅
,
工艺控制
,
固化监测
,
T型加筋板
张宁
,
陈伟
,
郑兴
,
胡文彬
,
高敏
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.01.015
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2．5 d达到最大漂移量430 pm,锈蚀10 d 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.
关键词:
Fe-C膜
,
光纤光栅
,
锈蚀监测
,
半电池电位
潘潇
,
熊克
,
卞侃
,
芦吉云
,
苏永刚
,
孟丛林
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20141028.001
研究了拉伸载荷下碳纤维复合材料(CFRP)T型接头的界面脱粘与裂纹扩展过程.对拉伸载荷下T型接头破坏过程进行数值模拟;在模拟敏感区域布置光纤布拉格光栅(FBG),实时监测界面脱粘的产生及扩展应变特征;使用高速摄像机,捕捉脱粘及裂纹扩展的图像数据.结果表明:T型接头的三角填料区首先出现损伤,裂纹向两个方向扩展.水平方向:向L型层与一型层之间的胶层扩展;竖直方向:向两个L型层之间的胶层扩展.裂纹扩展最终引起结构失效.光纤布拉格光栅中心波长的变化能够在非视觉条件下记录损伤的出现、积累与扩展,可正确预警结构内部损伤的产生,还原裂纹扩展路径.
关键词:
碳纤维复合材料
,
T型接头
,
静拉伸载荷
,
脱粘特性
,
数值模拟
,
光纤布拉格光栅
李雪芹
,
刘刚
,
张子龙
,
纪双英
,
益小苏
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151218.001
采用布拉格光纤光栅(FBG)传感器,对一种典型液态成型环氧树脂在不同固化工艺以及后固化过程中的温度及应变进行了实时在线监测。通过将树脂内部应变变化转化为树脂线性体积变化,得到不同工艺过程中树脂的固化收缩规律,以此作为依据对树脂的经验固化及后固化工艺参数进行验证和优化。结果表明：所选液态成型树脂在80℃下固化,其固化度和玻璃化转变温度分别为90%和85℃,高于75℃固化树脂,但其总固化体积收缩只比75℃固化时略为增加了约5%；树脂在120℃下进行后固化处理时,恒温180 min后FBG传感器监测到的树脂内部应变已不再变化,此时树脂已基本完全固化,无需再延长后固化时间。
关键词:
环氧树脂
,
固化收缩
,
应变监测
,
布拉格光纤光栅
,
固化度
,
玻璃化转变温度
高琳琳
,
王庆林
,
王晓霞
,
郭云力
,
董琪
,
贾玉玺
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160321.001
内埋的光纤Bragg光栅(FBG)传感器的存活率及测试精度是其在线监测纤维增强树脂基复合材料制备和服役状态的重要前提.采用[9011/011]的碳纤维预浸料铺层方式,在层合板0°和45°方向的典型位置埋入FBG温度和应变传感器,采用模压成型工艺制备复合材料层合板.在异向铺排(光纤光栅方向与碳纤维方向不同)的45°方向光纤光栅传感器内埋于碳纤维预浸料层间的过程中,对其采用4种不同的保护方式.通过对比实验结果发现:当对异向铺排的FBG传感器不采取保护措施时,在加热加压复合材料时光纤光栅容易失活;整层铺设同向预浸料以保护异向铺排的FBG传感器的方式改变了具有特定铺层参数复合材料的力学性能;采用窄长条同向预浸料上下包埋保护FBG传感器的方式增大了应变光栅测量结果的系统误差;采用窄长条同向预浸料上下包埋并在邻近铺层开凹槽的保护方式能明显提高内埋光纤光栅的存活率及测试精度.
关键词:
复合材料
,
层合板
,
模压成型
,
光纤Bragg光栅
,
传感器保护
耿湘宜
,
王静
,
姜明顺
,
隋青美
,
刘刚
,
李盼
,
贾玉玺
,
贾磊
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151020.004
为了全面了解复合材料的固化特性，在对碳纤维增强树脂基复合材料固化变形进行数值仿真分析的基础上，将自行设计的光纤Bragg光栅(FBG)传感器埋入复合材料中，实时在线监测复合材料固化过程中温度和应变的演变。预浸料铺层方式为[011/9011]，分别在层合板0°和45°方向的典型位置埋入 FBG 温度和应变传感器，采用热模压方式固化成型复合材料层合板，并对成型后的层合板进行连续2次降温处理，实时记录固化过程中FBG传感器中心波长的变化。结果表明：在相同的温度条件下，复合材料在第1次降温初始阶段的压应变绝对值明显小于在第2次降温初始阶段的压应变绝对值，表明复合材料在第1次降温过程中仍在进行 FBG传感器可检的“后固化”反应；此外，层合板变形的FBG传感器监测数据与有限元模拟结果吻合良好。因此，采用内埋FBG传感器的方法能够实时监测复合材料固化过程，为更全面地分析复合材料固化特性提供了一种可靠有效的方法。
关键词:
复合材料
,
固化变形
,
光纤Bragg光栅
,
过程监测
,
有限元模拟
田允允
,
冯素娟
,
马龑
,
毛庆和
量子电子学报
doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2013.03.006
报道了一种宽调谐单纵模光纤激光器.该光纤激光器采用环行器确保腔内激光的单向传输,可以有效消除空间烧孔效应；采用复合腔的Vernier效应选取单个纵模；利用未泵浦掺杂光纤的可饱和吸收效应,有效抑制光纤激光器的跳模现象；同时,利用自行研制的光纤光栅调谐装置,调谐激光器振荡波长.测试结果表明,该单纵模光纤激光器输出激光的线宽为0.7 kHz,功率为10 mW,波长调谐范围为20 nm,且调谐过程中始终保持单纵模特性.
关键词:
激光技术
,
单纵模
,
复合腔
,
光纤布拉格光栅
章羽
,
赵崇谊
,
陈结祥
量子电子学报
doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2013.05.016
随着科学技术的不断进步和发展,越来越多的新型复合材料构件在工业制造过程中被采用,然而复合材料在服役过程中一旦损坏将造成巨大的损失,因此对复合材料的结构健康检测显得十分重要.将布拉格光纤光栅(FBG)传感技术应用于玻璃纤维复合材料薄板检测,采用主动冲击的方式在玻璃纤维复合材料板上激励声波,采集损伤前后的冲击响应信号,研究了基于小波包能量谱冲击响应的损伤识别.通过小波包分解,得到损伤前后的小波能量谱变化比直方图,比较图中各阶小波包能量比,能够实现复合材料的损伤识别.
关键词:
光电子学
,
光纤光栅
,
冲击响应
,
复合材料
,
小波包能量谱
王坤
,
俞本立
连铸
doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2016.05.015
提出了一种结构紧凑的基于法布里-珀罗干涉仪(FPI)和光纤布拉格光栅(FBG)的双参量光纤传感器,实现了对应变和温度的同时测量.将一段端面被腐蚀过的多模光纤(MMF)与一小段光敏光纤(PSF)熔接形成FPI.PSF的平整端面作为FPI的一个反射面, FBG被刻写在PSF中.实验测得FPI和FBG对应变的灵敏度分别为8.63 pm/με和1.11 pm/με,对温度的灵敏度分别为-1.60 pm/℃和9.75 pm/℃.由于FBG和FPI对应变和温度分别有不同的灵敏度,组合起来可以实现对双参量的同时测量.实验结果表明传感器同时进行应变和温度测量时的最大误差分别为6.72 με和0.98℃.
关键词:
纤维与波导光学
,
应变和温度测量
,
法布里-珀罗干涉仪
,
光纤布拉格光栅
