FBG传感器在复合材料固化监测中的应用.pdf

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1、第23卷第5期传感技术学报Vo1．23No．52010年5月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMav2010ApplicationofFiberBraggGratingSensorinCureMonitoringofCompositeCHANGXinlong，HEXiangyong，ZHOUJiadan，Ming，1．TheSecondArtilleryEngineering眦e，Xi’an710025，China；、＼2．TheSecondArtilleryCommandCollege。Wuhan43001

2、2，China，Abstract：ThefiberBragggrating(FBG)sensorwaswidelyusedinthecompositesstructurehealthmonitoring．ThedoubleFBGsensorswereembeddedintheprepregglassfiber／epoxylaminatecompositestructuretomonitorthevariableoftemperature，viscosity，internalstraininthehot—presscuringprocessing

3、andtheresidualstrainaftercuring，analyzetheFBGsensorperformanceaffectedbytheresidualstrain．TheexperimentsindicatedthattheFBGsensorscouldmonitorthetemperatureinternalstrainandviscositycalculatedfromtemperatureinthecuringpro-cessingofcompositesandprovideabasisforintelligentcuri

4、ngcontro1．Thesamesensorcuredinthecompositecouldbeusedforhealthmonitorofthecompositesstructureinfulllifeservice．Keywords：sensor；composite；fiberBragggrating；curemonitoring；residualstrainEEACC：7230E；0560FBG传感器在复合材料固化监测中的应用常新龙，何相勇h，周家丹，李明／1．第二炮兵工程学院，西安710025；、＼2．第二炮兵指挥学院，武汉43001

5、2／摘要：FBG传感器广泛应用于复合材料结构健康监测中，将双光栅的FBG传感器埋人到玻璃纤维／环氧树脂预浸层合板结构中，监测热压固化过程中温度、内应力变化以及固化残余应变，分析了残余应变对FBG传感器性能的影响。实验表明FBG传感器可以有效监测复合材料结构固化过程的温度和内应力，以及由温度计算的粘度变化，为智能固化控制提供依据，且固化于复合材料结构内的传感器可用于结构的全服役周期健康监测。关键词：传感器；复合材料；光纤布拉格光栅；固化监测；残余应力中图分类号：TP212．12文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)05-0748-

6、05光纤布拉格光栅(FiberBragggrating，FBG)传析等技术监测固化参数J，但是这些分析结果不是感器具有质量轻，不产生磁场干扰，直径细，结构简在产品上直接测出的，很难反映产品在固化成型过单，易于埋入复合材料中且与基体材料兼容性好等程中的实际情况。动态监测法主要是利用动态介电诸多优点⋯。将FBG传感器埋人到复合材料内部，分析(DDA)技术或者将应变片、热电偶、压力探对复合材料固化过程中温度、内应力等多种参量进针等传感器埋人到复合材料结构中，实时监测固化行监测J，具有极大的优势。过程中温度和应力参数，但是由于上述传感器体积在复合材料结

7、构固化成型时，材料经历大量的大、与复合材料相容性差，从而影响监测结果_2J。化学和物理变化，其中温度、树脂粘度和内应力是固FBG传感器应用于在固化监测过程时，温度和应化工艺的重要参数，对复合材料结构和性能影响巨变对FBG传感器同时产生影响，因此必须采用适当的大，因此近年来固化过程监测及智能固化控制成为方法分离温度和内应力的响应，例如埋入热电偶J，或研究热点。实用的固化过程监测方法主要有静态固者使用混合传感器系统J。本文将双光栅FBG传感化监测和动态(实时)固化监测两类，此外还有固化器埋人到预浸玻璃纤维／环氧树脂层合板结构中监测模型法等j，但尚未

8、达到实用阶段。静态监测法主其固化过程，研究固化各个阶段温度和内应力变化及要是利用先进的仪器分析法如差热分析(DTA)、示FBG传感器的响应，分析固化后