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(shí)間:2014年08月21日來(lái)源:本站原創(chuàng )作者:jzfrp點(diǎn)擊:次
據報道,能夠自發(fā)并持續進(jìn)行結構健康監測的智能復合材料，越來(lái)越接近現實(shí)。歐盟資助的一個(gè)名叫“智能纖維”(SmartFiber)的研究項目，研制出首個(gè)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(gè)項目利用RFID無(wú)線(xiàn)通訊，將數據傳輸到光纖傳感器網(wǎng)絡(luò )。這些光纖傳感器網(wǎng)絡(luò )嵌入在纖維增強復合材料中。這個(gè)項目旨在開(kāi)發(fā)一個(gè)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(fēng)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(gè)連續的復合材料結構數據，方便技術(shù)人員進(jìn)行結構健康監測，決定什么時(shí)候需要維護，并預警可能的結構失效。
該研究團隊開(kāi)發(fā)了一個(gè)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(gè)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(shù)，如經(jīng)典的電子應變儀，是因為FBG系統具備緊湊、輕質(zhì)、抗電磁干擾(EMI)、高耐腐蝕、高溫操作和多路技術(shù)能力的優(yōu)點(diǎn)。這種光纖布拉格光柵(FBG)傳感器有一個(gè)非常小的直徑，在斷裂時(shí)有極端的伸長(cháng)率，為盡可能減少對復合材料強度的影響而專(zhuān)門(mén)設計。
智能纖維項目的主要目標之一就是開(kāi)發(fā)出一個(gè)可以很容易地融入工作生產(chǎn)環(huán)境，同時(shí)降低成本的嵌入式傳感器系統。該研究團隊開(kāi)發(fā)的自動(dòng)光纖復合材料技術(shù)是用了硅基精密加工工藝，將傳感器網(wǎng)絡(luò )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(xué);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(kāi)發(fā)成硅光子集成電路。Fraunhofer IIS開(kāi)發(fā)無(wú)線(xiàn)接口，同時(shí)提供電源和高速數據讀出。FBGS國際開(kāi)發(fā)的光纖傳感器鏈。根特大學(xué)將傳感器系統嵌入環(huán)氧基復合材料，使其對復合材料強度的影響降到最低。環(huán)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。
|
