光纖傳感器在智能復合材料中的應用

2022年04月11日 11:45:28人氣：338來源：樂清迪泰傳感技術有限公司

　　復合材料的固化過程是一個復雜的化學反應過程。從微觀角度上講是樹脂與固化劑、促進劑等由小分子通過交聯反應聚合形成體形網狀大分子的過程。聚合物中的每一種共價鍵都有一定的鍵折射系數。在復合材料基體固化期間，分子鍵發生重組導致材料的折射率產生變化。對固化過程中樹脂折射率變化規律研究發現，樹脂的折射率是交聯密度的函數，它隨著固化交聯反應的深化而增加。因此，通過跟蹤樹脂折射率的變化可以獲得樹脂固化度的信息，光纖傳感器監測復合材料固化過程正是根據這一原理設計的。

　　由光導纖維導光原理知，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在纖芯與包層的界面上發生全反射，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)用硫酸浸泡幾小時去掉，露出纖芯，這段纖芯即成為固化監測光纖傳感器的傳感段。將其埋入復合材料中時，光線在纖芯樹脂界面產生的折射現象會導致一部分光由此散失，造成光的衰減，通過跟蹤光功率的變化，即可獲得樹脂固化程度的信息。

　　依據相位調制原理知單色相干光束在多模光纖中傳輸時，各個傳輸模態會發生相互干涉，光纖末端會形成許多干涉模斑。這些模斑分布會受到光線入射角、光纖數值孔徑及作用于光纖的外界擾動等因素的影響。多模光纖的模斑功率譜密度與纖芯外介質的折射率有關，而且經過計算發現若纖芯外介質的折射率按樹脂固化過程中折射率的變化(從1.54變化到1.58) ,模斑譜將發生明顯改變。

關鍵詞：光纖傳感器

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