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歐盟研制出嵌入纖維增強復合材料中的光纖傳感器系統

時間:2014年08月21日來源:本站原創作者:jzfrp點擊:
     據報道,能夠自發并持續進行結構健康監測的智能復合材料,越來越接近現實。歐盟資助的一個名叫“智能纖維”(SmartFiber)的研究項目,研制出首個完整的、小型化的光纖傳感器系統,可以完全嵌入纖維增強復合材料中。
     這個項目利用RFID無線通訊,將數據傳輸到光纖傳感器網絡。這些光纖傳感器網絡嵌入在纖維增強復合材料中。這個項目旨在開發一個足夠小的結構健康監測系統——即毫米級,可嵌入到制造飛機、衛星、橋梁、石油和天然氣井、風力渦輪葉片、船體和螺旋槳的復合材料中去。目標是生成一個連續的復合材料結構數據,方便技術人員進行結構健康監測,決定什么時候需要維護,并預警可能的結構失效。
     該研究團隊開發了一個壓力傳感器,包括嵌入式光纖傳感器和嵌入式纖維信號應答機。通常的外部信號應答機,需要采用纖維連接嵌入式傳感器。這個系統消除了潛在的脆弱的纖維隱患。該系統選用光纖布拉格光柵(FBG)傳感器而非其他應變監測選擇技術,如經典的電子應變儀,是因為FBG系統具備緊湊、輕質、抗電磁干擾(EMI)、高耐腐蝕、高溫操作和多路技術能力的優點。這種光纖布拉格光柵(FBG)傳感器有一個非常小的直徑,在斷裂時有極端的伸長率,為盡可能減少對復合材料強度的影響而專門設計。
     智能纖維項目的主要目標之一就是開發出一個可以很容易地融入工作生產環境,同時降低成本的嵌入式傳感器系統。該研究團隊開發的自動光纖復合材料技術是用了硅基精密加工工藝,將傳感器網絡嵌入復合材料。該傳感器系統的核心是光子集成電路。電路中排列波導光柵作為分光計,與纖光柵傳感器的信號應答機精確連接。
     參與智能纖維項目的單位包括:Imec;Optocap有限公司;Xenics;Fraunhofer IIS;FBGS國際;根特大學;以及Airborne國際。Xenics設計傳感器系統、Optocap負責組裝。Xenics提供二極管和光子系統讀出集成電路,由Imec開發成硅光子集成電路。Fraunhofer IIS開發無線接口,同時提供電源和高速數據讀出。FBGS國際開發的光纖傳感器鏈。根特大學將傳感器系統嵌入環氧基復合材料,使其對復合材料強度的影響降到最低。環氧覆蓋的傳感器系統,及其附屬傳感器然后由Airborne國際嵌入渦輪葉片。

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