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      光纖傳感器在智能復(fù)合材料中的應(yīng)用

      2022年04月11日 11:45:28人氣:287來(lái)源:樂(lè)清迪泰傳感技術(shù)有限公司

        復(fù)合材料的固化過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。從微觀角度上講是樹(shù)脂與固化劑、促進(jìn)劑等由小分子通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)聚合形成體形網(wǎng)狀大分子的過(guò)程。聚合物中的每一種共價(jià)鍵都有一定的鍵折射系數(shù)。在復(fù)合材料基體固化期間,分子鍵發(fā)生重組導(dǎo)致材料的折射率產(chǎn)生變化。對(duì)固化過(guò)程中樹(shù)脂折射率變化規(guī)律研究發(fā)現(xiàn),樹(shù)脂的折射率是交聯(lián)密度的函數(shù),它隨著固化交聯(lián)反應(yīng)的深化而增加。因此 ,通過(guò)跟蹤樹(shù)脂折射率的變化可以獲得樹(shù)脂固化度的信息,光纖傳感器監(jiān)測(cè)復(fù)合材料固化過(guò)程正是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)的。
       
        由光導(dǎo)纖維導(dǎo)光原理知,光纖纖芯的折射率n1略大于包層的折射率n2,這才使入射角小于孔徑角的光線(xiàn)在纖芯與包層的界面上發(fā)生全反射,沿光纖纖芯傳輸。如果事先將光纖中間的一小段包層(約2~4cm)用硫酸浸泡幾小時(shí)去掉,露出纖芯,這段纖芯即成為固化監(jiān)測(cè)光纖傳感器的傳感段。將其埋入復(fù)合材料中時(shí),光線(xiàn)在纖芯樹(shù)脂界面產(chǎn)生的折射現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致一部分光由此散失,造成光的衰減,通過(guò)跟蹤光功率的變化,即可獲得樹(shù)脂固化程度的信息。
       
        依據(jù)相位調(diào)制原理知單色相干光束在多模光纖中傳輸時(shí),各個(gè)傳輸模態(tài)會(huì)發(fā)生相互干涉,光纖末端會(huì)形成許多干涉模斑。這些模斑分布會(huì)受到光線(xiàn)入射角、光纖數(shù)值孔徑及作用于光纖的外界擾動(dòng)等因素的影響。多模光纖的模斑功率譜密度與纖芯外介質(zhì)的折射率有關(guān),而且經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)若纖芯外介質(zhì)的折射率按樹(shù)脂固化過(guò)程中折射率的變化(從1.54變化到1.58) ,模斑譜將發(fā)生明顯改變。
      關(guān)鍵詞:光纖傳感器
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