应变光纤Bragg光栅传感器的研制及工业应用

发布时间：2022-02-24 00:52

　　光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）作为一种新型检测元器件,以光信号为测量信源,不受电磁干扰,灵敏度高,具有压电传感器所不具备的独特优势,应用十分广泛。但是在实际应用过程中,由于光纤光栅属于脆性材料,尤其是在复杂工况甚至恶劣的条件下使用时,经常会发生失活、信号啁啾及断裂等现象。因此,裸光纤光栅需要进行恰当的封装保护才可以投入到实际应用中。近年来,纤维复合材料的发展极为迅猛,在军用领域已经得到了很大程度的应用,极大带动了整个复合材料领域的发展,也为复合材料今后的发展指明了方向;如今,纤维复合材料慢慢渗透到民用领域,给国计民生带来了根本性的改变,从碳纤维健身器材到如今的碳纤维衣物,不断改变着人类的认知。碳纤维复合材料与金属材料相比,具有优异的比强度和比模量,在轻量化领域得到较为广泛的应用,新能源汽车的发展日新月异,航空航天领域也在大幅度的增加纤维复合材料的使用比例来减轻自重;此外纤维复合材料铺层顺序可以自行设计,尺寸及厚度可设计的优点使纤维复合材料在多功能材料领域具有极大的应用前景。但是纤维复合材料属于多相混合物体系,物理性能参数大多具有各向异性的特点,由于纤维... 

【文章来源】：山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 光纤光栅传感器
        1.1.1 光纤光栅传感器的发展历程
        1.1.2 光纤光栅传感器的分类
        1.1.3 光纤光栅解调技术
        1.1.4 光纤光栅传感器的优点
    1.2 复合材料与光纤光栅传感器集成的研究现状
        1.2.1 复合材料封装制备FBG传感器
        1.2.2 内植FBG传感器的智能复合材料结构件
    1.3 技术难题
        1.3.1 封装问题
        1.3.2 分布式测量问题
    1.4 结构健康监测发展概况
    1.5 研究内容与创新点
第二章 光纤光栅基本理论
    2.1 前言
    2.2 光纤基本结构与传输原理
    2.3 光纤光栅传感原理
    2.4 本章小结
第三章 复合材料基片式FBG传感器的制备与性能研究
    3.1 前言
    3.2 复合材料基片式FBG传感器的制备
        3.2.1 实验材料和装置
            3.2.1.1 实验材料
            3.2.1.2 实验装置
        3.2.2 封装流程
        3.2.3 应变标定实验
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 应变测试结果与分析
    3.4 本章小结
第四章 FBG内嵌于CFRP层合结构的传感特性研究
    4.1 前言
    4.2 内嵌FBG传感器的CFRP智能层合结构的制备
        4.2.1 实验设备及材料
        4.2.2 内嵌FBG传感器的碳纤维层合板的制备
    4.3 传感特性研究
        4.3.1 传感特性与加载距离的关系
        4.3.2 传感特性与加载载荷的关系
        4.3.3 传感特性与加载角度的关系
    4.4 本章小结
第五章 FBG传感器在风电行业中的应用研究
    5.1 前言
    5.2 基于FBG传感器的风电叶片模具制造过程在线监测
        5.2.1 实验过程
            5.2.1.1 实验材料和装置
            5.2.1.2 光纤光栅传感器的铺排方案
            5.2.1.3 智能化模具制造
            5.2.1.4 光纤光栅传感器的表贴及变形测试
        5.2.2 实验结果与分析
    5.3 风电叶片模具用的新型FBG传感器设计
        5.3.1 发展背景
        5.3.2 研究内容
        5.3.3 结果讨论
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 工作总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的研究成果所获奖励
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]不同树脂体系复合材料在航空航天领域的应用[J]. 彭济华.  当代化工研究. 2019(02)
[2]先进复合材料在航空航天领域的应用[J]. 蔡菊生.  合成材料老化与应用. 2018(06)
[3]基于FBG在线监测的环氧树脂封装材料的固化过程[J]. 高琳琳,张雷达,王庆林,叶慧,万国顺,姜明顺,贾玉玺.  材料研究学报. 2018(10)
[4]复合材料基片式光纤光栅传感器的制造与性能[J]. 高琳琳,王庆林,郭云力,叶慧,姜明顺,贾玉玺.  材料工程. 2018(09)
[5]光纤光栅传感技术在航空航天领域中的应用与发展[J]. 李婧怡,朱振华.  中国新通信. 2018(04)
[6]叶片模具智能化[J]. 苏勇.  内燃机与配件. 2017(15)
[7]航空航天复合材料结构健康监测技术研究进展[J]. 武湛君,渠晓溪,高东岳,刘科海,冯建民.  航空制造技术. 2016(15)
[8]纤维复合材料层合板内埋光纤光栅传感器的保护技术[J]. 高琳琳,王庆林,王晓霞,郭云力,董琪,贾玉玺.  复合材料学报. 2016(11)
[9]碳纤维复合材料在航空航天领域的应用[J]. 刘强.  科技与企业. 2015(22)
[10]基于内埋光纤Bragg光栅传感器的复合材料固化过程监测[J]. 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. 2016(08)

硕士论文
[1]Bragg光纤光栅传感及解调系统关键技术研究[D]. 杜洋.长春理工大学 2019
[2]碳纤维复合材料热固化过程的数值分析与光纤光栅监测[D]. 王庆林.山东大学 2018
[3]树脂基复合材料封装的光纤光栅传感器的研制与应用[D]. 高琳琳.山东大学 2018
[4]埋入式光纤智能复合材料传感与力学性能研究[D]. 朱路佳.南京航空航天大学 2018
[5]埋入式光纤光栅复合材料结构冲击监测研究[D]. 史璐.南京航空航天大学 2016
[6]光纤传感技术在飞机结构健康监测中的应用研究[D]. 杨钰.南京航空航天大学 2014
[7]碳纤维复合材料封装FBG传感器研究[D]. 刘德力.武汉理工大学 2007
[8]光纤光栅应变传感器的研制及应用[D]. 南秋明.武汉理工大学 2003



本文编号：3641635