歐盟研制出嵌入纖維增強復合材料中的光纖傳感器系統(tǒng)
時間:2014年08月21日來源:本站原創(chuàng)作者:jzfrp點擊:次
據(jù)報道,能夠自發(fā)并持續(xù)進行結構健康監(jiān)測的智能復合材料，越來越接近現(xiàn)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(tǒng)，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(shù)據(jù)傳輸?shù)焦饫w傳感器網(wǎng)絡。這些光纖傳感器網(wǎng)絡嵌入在纖維增強復合材料中。這個項目旨在開發(fā)一個足夠小的結構健康監(jiān)測系統(tǒng)——即毫米級，可嵌入到制造飛機、衛(wèi)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(xù)的復合材料結構數(shù)據(jù)，方便技術人員進行結構健康監(jiān)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(fā)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(tǒng)消除了潛在的脆弱的纖維隱患。該系統(tǒng)選用光纖布拉格光柵(FBG)傳感器而非其他應變監(jiān)測選擇技術，如經(jīng)典的電子應變儀，是因為FBG系統(tǒng)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(yōu)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(fā)出一個可以很容易地融入工作生產(chǎn)環(huán)境，同時降低成本的嵌入式傳感器系統(tǒng)。該研究團隊開發(fā)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(wǎng)絡嵌入復合材料。該傳感器系統(tǒng)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(tǒng)、Optocap負責組裝。Xenics提供二極管和光子系統(tǒng)讀出集成電路，由Imec開發(fā)成硅光子集成電路。Fraunhofer IIS開發(fā)無線接口，同時提供電源和高速數(shù)據(jù)讀出。FBGS國際開發(fā)的光纖傳感器鏈。根特大學將傳感器系統(tǒng)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(tǒng)，及其附屬傳感器然后由Airborne國際嵌入渦輪葉片。
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