專利名稱：聚合物基復(fù)合材料成型過(guò)程溫度固化度實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及分析技術(shù)領(lǐng)域，具體 涉及材料成型監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
聚合物基復(fù)合材料成型工藝過(guò)程復(fù)雜，宏觀上由液態(tài)變成固態(tài)，微觀上線 形高分子經(jīng)聚合反應(yīng)而成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，傳熱過(guò)程與聚合反應(yīng)互為影響的耦 合。固化度直接影響復(fù)合材料的理化性能，故可作為復(fù)合材料性能的表征指標(biāo)。 成型過(guò)程中，如果加熱溫度過(guò)高過(guò)快，聚合反應(yīng)劇烈，制品內(nèi)應(yīng)力大，易產(chǎn)生 微裂紋，強(qiáng)度降低。而加熱溫度過(guò)低，固化度不夠，制品強(qiáng)度剛度都達(dá)不到使 用要求?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)溫度來(lái)控制固化反應(yīng)速率，進(jìn)而控制產(chǎn)品固化度。因此， 需對(duì)溫度和固化度進(jìn)行雙參量實(shí)時(shí)同步測(cè)量才能有效控制復(fù)合材料生產(chǎn)過(guò)程。
現(xiàn)有對(duì)于聚合物基復(fù)合材料生產(chǎn)工藝過(guò)程中的溫度和固化度的檢測(cè)，主要 是對(duì)溫度和固化度進(jìn)行單一測(cè)量。固化度的監(jiān)測(cè)方法較少，其中包括動(dòng)態(tài)彈簧
法、動(dòng)態(tài)差示掃描量熱法(DSC)、紅外頻譜法以及介電法等，這些方法大部分 方法都只適用于小型試件或是進(jìn)行離線固化度監(jiān)測(cè)，也就是只能根據(jù)基于"試 湊性實(shí)驗(yàn)"得到的固化規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)，固化度多為對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行"事后"檢測(cè)。 以及由于測(cè)量精度低、成本高等原因，在實(shí)際生產(chǎn)中并沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。目 前聚合物基復(fù)合材料制造過(guò)程尚無(wú)法實(shí)時(shí)得到材料內(nèi)部狀態(tài)的信息，而且對(duì)于 成型過(guò)程中的固化度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)資料甚少。固化度作為衡量熱固性復(fù)合材料 性能的重要指標(biāo)之一，需要一種有效可靠的手段來(lái)對(duì)聚合物基復(fù)合材料生產(chǎn)過(guò) 程中的固化度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
隨著對(duì)光纖傳感技術(shù)研究的深入及其技術(shù)的日益成熟，20世紀(jì)80年代末 期，國(guó)外開(kāi)始了光纖傳感器監(jiān)測(cè)復(fù)合材料成型工藝過(guò)程的研究，研究?jī)?nèi)容涉及 光纖對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響、光纖埋入技術(shù)、光纖固化監(jiān)測(cè)傳感器、固化 信息提取與評(píng)價(jià)等各個(gè)方面。
現(xiàn)今，中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)枮?0123120.0，公開(kāi)號(hào)為CN1350174，
公開(kāi)日
為2002.05.22，名稱為復(fù)合材料光纖固化監(jiān)測(cè)方法及專用光纖的專利中提到了 采用一根埋入的特制多模光纖首先完成復(fù)合材料工藝過(guò)程在線實(shí)時(shí)檢測(cè)，然后 同一根光纖應(yīng)用于材料服役期的震動(dòng)檢測(cè)的測(cè)量，真實(shí)實(shí)現(xiàn)從材料制造到使用 過(guò)程的終身多功能測(cè)量，達(dá)到固化與震動(dòng)檢測(cè)一體化。
已有許多學(xué)者使用光柵光纖對(duì)復(fù)合材料成型過(guò)程中的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量， 根據(jù)復(fù)合材料內(nèi)部的溫度變化情況調(diào)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(shù)。但單一對(duì)溫度 進(jìn)行監(jiān)測(cè)，只能根據(jù)已定的固化過(guò)程來(lái)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，不能根據(jù)實(shí)際生 產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品性能指標(biāo)來(lái)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的只能夠?qū)π⌒驮嚰M(jìn)行離線測(cè)量的缺 點(diǎn)和測(cè)量精度低、成本高等原因，在實(shí)際生產(chǎn)中沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用的問(wèn)題，以 及不能同時(shí)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度和固化度進(jìn)行實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)，從而不能根據(jù)固 化度來(lái)調(diào)節(jié)加熱溫度和加熱時(shí)間的弊端，而提出了一種聚合物基復(fù)合材料成型 過(guò)程溫度固化度實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)裝置。
本發(fā)明由激光器l、光傳輸線路組件2、光接收器3、傳感模塊6和信號(hào) 處理系統(tǒng)7組成；所述的光傳輸線路組件由隔離器2-l、第一耦合器2-2和第 二耦合器2-3組成，激光器1的輸出端連接隔離器2-1輸入端，隔離器2-1輸 出端連接第一耦合器2-2的第一端口 2-2-1，第一耦合器2-2的第二端口 2-2-2 連接傳感模塊6的端口 ，第一耦合器2-2的第三端口 2-2-3連接第二耦合器2-3 的第一端口 2-3-1，第二耦合器2-3的第二端口 2-3-2和第三端口 2-3-3分別連 接光接收器3的兩個(gè)輸入端，光接收器3的兩個(gè)輸出端分別連接信號(hào)處理系統(tǒng) 7的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端；所述的傳感模塊6由光纖折射率傳感器6-1和布拉格光 柵6-2組成；光纖折射率傳感器6-1和布拉格光柵6-2串聯(lián)連接，光纖折射率 傳感器6-1的一端連接第一耦合器2-2的第二端口 2-2-2，光纖折射率傳感器 6-1的另一端連接布拉格光柵6-2的一端，傳感模塊6埋于待測(cè)成型材料8中。
本發(fā)明的核心是實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物基復(fù)合材料成型過(guò)程(動(dòng)靜態(tài))溫度與固化 度的實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)。其基本工作原理是利用光調(diào)制技術(shù)，將被檢測(cè)的信號(hào)通過(guò) 不同的方式疊加到通過(guò)光纖纖芯傳輸?shù)妮d波光波上，調(diào)制過(guò)程結(jié)束后，載有被 測(cè)參數(shù)信息的信號(hào)光，經(jīng)接收光纖耦合到光探測(cè)器，使光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，最
后經(jīng)信號(hào)分析系統(tǒng)處理得到被測(cè)量。具體的是在一根光纖上串聯(lián)連接布拉格光
柵6-2和光纖折射率傳感器6-1，通過(guò)布拉格光柵6-2測(cè)量復(fù)合材料生產(chǎn)過(guò)程 中的溫度變化，光纖折射率傳感器6-l測(cè)量聚合物的固化度變化?？勺鲝?fù)合材 料成型工藝控制優(yōu)化的重要實(shí)驗(yàn)手段與根據(jù)。以實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品性能、縮短生產(chǎn) 周期提高生產(chǎn)率、節(jié)能降低工藝成本具有重要意義。通過(guò)對(duì)復(fù)合材料生產(chǎn)過(guò)程 中的溫度和固化度進(jìn)行實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)，就能知道任意時(shí)刻復(fù)合材料內(nèi)部的溫度 和固化度，從而根據(jù)固化度來(lái)調(diào)節(jié)加熱溫度和加熱時(shí)間。目前所取得的研究成 果顯示，光纖傳感器具有良好的固化過(guò)程監(jiān)測(cè)能力，與復(fù)合材料基體結(jié)合良好， 幾乎不影響材料力學(xué)性能，與傳統(tǒng)固化監(jiān)測(cè)傳感器相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它 為樹(shù)脂基復(fù)合材料工藝過(guò)程的監(jiān)測(cè)提供了嶄新的方法和手段。光纖傳感器監(jiān)測(cè) 復(fù)合材料固化工藝過(guò)程，多是利用它體積小、敏感度高的特點(diǎn)，預(yù)先埋于預(yù)浸 料鋪層中來(lái)測(cè)量工藝過(guò)程參數(shù)。對(duì)于產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，生產(chǎn)廠商都在 想方設(shè)法尋找最佳的生產(chǎn)工藝參數(shù)，其目的在保證產(chǎn)品性能的情況下盡可能的 降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，從而提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。而采用溫度和固化度的 實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)方法就能在保證產(chǎn)品的性能達(dá)到一定要求的情況下，盡可能的降 低能耗和減少固化時(shí)間，對(duì)于聚合物基復(fù)合材料生產(chǎn)過(guò)程工藝參數(shù)的控制具有 十分重要的意義。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是光纖折射率傳感器6-l的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖l、圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由激光器 1、光傳輸線路組件2、光接收器3、傳感模塊6和信號(hào)處理系統(tǒng)7組成；
所述的光傳輸線路組件由隔離器2-1、第一耦合器2-2和第二耦合器2-3 組成，激光器l的輸出端連接隔離器2-l輸入端，隔離器2-l輸出端連接第一 耦合器2-2的第一端口 2-2-1，第一耦合器2-2的第二端口 2-2-2連接傳感模塊 6的端口，第一耦合器2-2的第三端口 2-2-3連接第二耦合器2-3的第一端口 2-3-1，第二耦合器2-3的第二端口 2-3-2和第三端口 2-3-3分別連接光接收器3 的兩個(gè)輸入端，光接收器3的兩個(gè)輸出端分別連接信號(hào)處理系統(tǒng)7的兩個(gè)數(shù)據(jù) 輸入端；所述的傳感模塊6由光纖折射率傳感器6-1和布拉格光柵6-2組成；
光纖折射率傳感器6-1和布拉格光柵6-2串聯(lián)連接，光纖折射率傳感器6-1的 一端連接第一耦合器2-2的第二端口 2-2-2，光纖折射率傳感器6-1的另一端連 接布拉格光柵6-2的一端，傳感模塊6埋于待測(cè)成型材料8中。光纖折射率傳 感器6-1通過(guò)樹(shù)脂折射率的變化改變激光功率，布拉格光柵6-2通過(guò)溫度的變 化改變布拉格光柵的反射波長(zhǎng)。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于所述的光接收器3由光柵解調(diào)儀4和激光功率儀5組成，光柵解 調(diào)儀4的輸入端和激光功率儀5的輸入端分別連接第二耦合器2-3的第二端口 2-3-2和第三端口 2-3-3，光柵解調(diào)儀4的輸出端和激光功率儀5的輸出端分別 連接信號(hào)處理系統(tǒng)7的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖l、圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí) 施方式一不同點(diǎn)在于光纖折射率傳感器6-1和布拉格光柵6-2串聯(lián)連接的間距 為l 2cm，其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于光纖折射率傳感器6-1是采用波長(zhǎng)為1550nm的光纖剝離長(zhǎng)度L 的光纖涂敷層和包層的傳感器件，將剝離的傳感段埋于待測(cè)成型材料8中，利 用光反射特性做成固化度傳感段。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相 同。其中的光纖的波長(zhǎng)應(yīng)該與布拉格光柵的中心波長(zhǎng)相匹配，處理包括兩道工 序，第一道工序是去光纖的涂敷層，采用分析醇的濃硫酸來(lái)去除涂敷層，將一 段光纖浸入濃硫酸中約3分鐘，取出之后用蒸餾水沖洗，即可把涂敷層完全去 掉；第二道工序是去光纖的包層，將一段去掉涂敷層的光纖浸入濃度為40% 的氫氟酸中，直到浸泡段光纖的直徑接近纖芯直徑，可以認(rèn)為已把包層完全去 掉，取出之后用蒸餾水沖洗。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同點(diǎn)在于光纖折射率傳感器6-l的光纖剝離長(zhǎng)度L為10 20mm。其它組 成和連接方式與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于布拉格光柵 6-2采用毛細(xì)管封裝的布拉格光柵，毛細(xì)管封裝起到了保護(hù)布拉格光柵的作用，
同時(shí)也提高了光柵的溫度靈敏度。由于布拉格光柵波長(zhǎng)漂移與溫度變化為線性
關(guān)系，只要求得布拉格光柵的溫度靈敏系數(shù)K，就能通過(guò)中心波長(zhǎng)漂移來(lái)?yè)Q算 得到溫度變化。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與
具體實(shí)施例方式
二不同點(diǎn)在于激光器l、隔離器2-l、光柵解調(diào)儀4、激光功率儀5、信號(hào)處理 系統(tǒng)7和傳感模塊6之間均有接口，'為FC光纖接頭，第一耦合器2-2和第二 耦合器2-3的兩端接口為FC-FC光纖接頭。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方 式二相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于激光器1發(fā)射 的波長(zhǎng)為1550nm、功率為20 30mw的激光；其它組成和連接方式與具體實(shí) 施方式一相同。激光的波長(zhǎng)要與布拉格光柵的波長(zhǎng)相匹配，布拉格光柵的波長(zhǎng) 一般為1550nm，因此采用1550nm的光源。功率范圍是保證光纖折射率傳感 器有足夠的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)范圍(由功率儀讀出的固化前與固化后的光功率之差)，只 要這個(gè)動(dòng)態(tài)范圍能在功率儀上明顯的表示出來(lái)就可以，激光功率太大會(huì)導(dǎo)致浪 費(fèi)或難于保證輸出激光功率的穩(wěn)定性，因此采用20 30mw的激光源。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于信號(hào)處理系統(tǒng) 7采用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
本發(fā)明基本工作原理是利用光調(diào)制技術(shù)，將被檢測(cè)的信號(hào)通過(guò)光纖纖芯傳 輸?shù)妮d波光波上，調(diào)制過(guò)程結(jié)束后，載有被測(cè)參數(shù)信息的信號(hào)光，經(jīng)接收光纖 耦合到光探測(cè)器，使光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，最后經(jīng)信號(hào)分析系統(tǒng)處理得到被測(cè)量。 工作時(shí)，激光器1發(fā)射一定波長(zhǎng)的光線，經(jīng)過(guò)隔離器2-l進(jìn)入第一耦合器 2-2，進(jìn)入第一耦合器2-2的光被分為兩路， 一路進(jìn)入材料成型區(qū)的傳感段， 另一路空閑。激光首先進(jìn)入光纖折射率傳感器6-l，使激光攜帶了固化度信息， 然后激光再經(jīng)過(guò)布拉格光柵6-2，使激光攜帶溫度信息，攜帶了固化度和溫度 信息的激光被布拉格光柵6-2反射回來(lái)，再進(jìn)入第一耦合器2-2分成兩路，其 中一路由于裝有隔離器2-l，激光被攔截，另一路光再經(jīng)過(guò)第二耦合器2-3分 為兩路，分出來(lái)的兩路分別連接光柵解調(diào)儀4和激光功率儀5，通過(guò)光柵解調(diào) 儀4讀出激光波長(zhǎng)的偏移，通過(guò)激光功率儀5讀出激光的功率。最后通過(guò)波長(zhǎng) 與溫度的換算關(guān)系和功率與固化度的換算關(guān)系，就能得到任意時(shí)刻的固化度與
溫度。其中，隔離器2-l起到一個(gè)保護(hù)激光器的作用，防止原路反射回來(lái)的激 光回到激光器；耦合器起到分光的作用；光柵解調(diào)儀4讀出激光的波長(zhǎng)，激光 功率儀5讀出激光的功率。光纖折射率傳感器6-1與布拉格光柵6-2采用了不 同的調(diào)制方法，光纖折射率傳感器6-l采用的是光強(qiáng)調(diào)制，而布拉格光柵6-2 采用的是波長(zhǎng)調(diào)制，兩者互不影響，因此可以采用同一光源監(jiān)測(cè)。
1、 布拉格光柵光纖測(cè)定固化溫度原理
布拉格光纖光柵反射中心波長(zhǎng)滿足布拉格條件，艮P:
;i = 2"e#A (i)
由式(1)可知反射中心波長(zhǎng)義隨折射率"^和柵格常數(shù)A的變化而變化。而 外界溫度和應(yīng)變直接影響光纖光柵折射率和柵格常數(shù)，因而光纖光柵對(duì)溫度和 應(yīng)變的變化有響應(yīng)。應(yīng)變對(duì)光纖光柵的影響是由光柵周期的變化和彈光效應(yīng)造 成的，溫度的影響是由熱膨脹效應(yīng)和熱光效應(yīng)引起的。
式(l)的微分式，表征外界物理量作用于光纖光柵時(shí)，光纖光柵中心波長(zhǎng) 的變化。
/1 # ;V
光纖光柵傳感的基本原理是當(dāng)光柵周圍的溫度、應(yīng)變或其它待測(cè)物理量 發(fā)生變化時(shí)，將導(dǎo)致光柵周期八或纖芯折射率 #的變化，從而使光纖光柵的
中心波長(zhǎng)產(chǎn)生位移A;^ ，通過(guò)檢測(cè)光柵波長(zhǎng)的位移情況，即可獲得待測(cè)物理
量的變化情況。把(2)式寫成如下形式
丁 = V + 、 Ar (3)
式中Ks為光柵的應(yīng)變傳感靈敏系數(shù)，Kr為光柵的溫度傳感靈敏系數(shù)。 可以看出光柵同時(shí)對(duì)溫度和應(yīng)變具有響應(yīng)，即具有溫度和應(yīng)變交敏性。而許多 測(cè)試中我們僅需要光柵對(duì)其中一種變量有響應(yīng)，因此采用封裝的布拉格光柵排 除光柵本身具有的溫度應(yīng)變交敏性，僅對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量。
2、 光纖測(cè)定聚合物基復(fù)合材料成型工藝過(guò)程固化度原理
復(fù)合材料的固化工藝過(guò)程中，樹(shù)脂發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，從微觀上 看都是小分子通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)聚合成體形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子的過(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。另 外，材料密度的變化也會(huì)影響折射率。而密度的變化可以反映聚合物固化過(guò)程 中從流動(dòng)形態(tài)向結(jié)晶形態(tài)的轉(zhuǎn)化，即分子鍵之間自由空間的減少，也就是粘度 的變化，因此也可以反映固化狀態(tài)。所以，可以通過(guò)跟蹤樹(shù)脂折射率的變化獲 得樹(shù)脂固化度的信息。光纖中的傳輸光線在傳感器與被測(cè)樹(shù)脂接觸的傳感界面 不滿足光的全反射條件，但仍有足夠高的反射率，可以提供足夠大的光功率變 化范圍用以進(jìn)行折射率測(cè)量。
權(quán)利要求
1、聚合物基復(fù)合材料成型過(guò)程溫度固化度實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)裝置，它由激光器(1)、光傳輸線路組件(2)、光接收器(3)、傳感模塊(6)和信號(hào)處理系統(tǒng)(7)組成；所述的光傳輸線路組件由隔離器(2-1)、第一耦合器(2-2)和第二耦合器(2-3)組成，其特征在于激光器(1)的輸出端連接隔離器(2-1)輸入端，隔離器(2-1)輸出端連接第一耦合器(2-2)的第一端口(2-2-1)，第一耦合器(2-2)的第二端口(2-2-2)連接傳感模塊(6)的端口，第一耦合器(2-2)的第三端口(2-2-3)連接第二耦合器(2-3)的第一端口(2-3-1)，第二耦合器(2-3)的第二端口(2-3-2)和第三端口(2-3-3)分別連接光接收器(3)的兩個(gè)輸入端，光接收器(3)的兩個(gè)輸出端分別連接信號(hào)處理系統(tǒng)(7)的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端；所述的傳感模塊(6)由光纖折射率傳感器(6-1)和布拉格光柵(6-2)組成；光纖折射率傳感器(6-1)和布拉格光柵(6-2)串聯(lián)連接，光纖折射率傳感器(6-1)的一端連接第一耦合器(2-2)的第二端口(2-2-2)，光纖折射率傳感器(6-1)的另一端連接布拉格光柵(6-2)的一端，傳感模塊(6)埋于待測(cè)成型材料(8)中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物基復(fù)合材料成型過(guò)程溫度固化度實(shí)時(shí)同 步監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的光接收器(3)由光柵解調(diào)儀(4)和激光功率儀(5) 組成，光柵解調(diào)儀(4)的輸入端和激光功率儀(5)的輸入端分別連接第二耦合器 (2-3)的第二端口(2-3-2)和第三端口(2-3-3)，光柵解調(diào)儀(4)的輸出端和激光功率 儀(5)的輸出端分別連接信號(hào)處理系統(tǒng)(7)的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物基復(fù)合材料成型過(guò)程溫度固化度實(shí)時(shí)同 步監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于光纖折射率傳感器(6-l)和布拉格光柵(6-2)串聯(lián)連接的 間距為1 2cm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物基復(fù)合材料成型過(guò)程溫度固化度實(shí)時(shí)同 步監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于光纖折射率傳感器(6-l)是采用波長(zhǎng)為1550nm的光纖 剝離L長(zhǎng)度的光纖涂敷層和包層的傳感器件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物基復(fù)合材料成型過(guò)程溫度固化度實(shí)時(shí)同 步監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于光纖折射率傳感器(6-l)的光纖剝離長(zhǎng)度L為10 20mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物基復(fù)合材料成型過(guò)程溫度固化度實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于布拉格光柵(6-2)采用盡速毛細(xì)管封裝的布拉格光柵。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合物基復(fù)合材料成型過(guò)程溫度固化度實(shí)時(shí)同 步監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于激光器(l)、隔離器(2-l)、光柵解調(diào)儀(4)、激光功率 儀(5)、信號(hào)處理系統(tǒng)(7)和傳感模塊(6)之間均有接口，接口為FC光纖接頭， 第一耦合器(2-2)和第二耦合器(2-3)的兩端接口為FC-FC光纖接頭。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物基復(fù)合材料成型過(guò)程溫度固化度實(shí)時(shí)同 步監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于激光器(l)發(fā)射的波長(zhǎng)為1550rnn、功率為20 30mw 的激光。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物基復(fù)合材料成型過(guò)程溫度固化度實(shí)時(shí)同 步監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于信號(hào)處理系統(tǒng)(7)采用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
全文摘要
聚合物基復(fù)合材料成型過(guò)程溫度固化度實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)裝置，本發(fā)明涉及材料成型監(jiān)測(cè)裝置，它為了解決現(xiàn)有技術(shù)中只對(duì)小試件離線測(cè)量的缺點(diǎn)和精度低、成本高的問(wèn)題，以及不能實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)的弊端。它的激光器輸出端通過(guò)隔離器連第一耦合器第一端口，第一耦合器第二端口連傳感模塊端口，第一耦合器第三端口連第二耦合器第一端口，第二耦合器第二端口和第三端口分別連光接收器兩個(gè)輸入端，光接收器兩個(gè)輸出端分別連信號(hào)處理系統(tǒng)兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端；傳感模塊中的光纖折射率傳感器一端連第一耦合器第二端口，其另一端連布拉格光柵，傳感模塊埋材料中。它使用在線檢測(cè)，根據(jù)固化度調(diào)節(jié)加熱溫度和時(shí)間，從而提高產(chǎn)品性能、生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)周期、節(jié)能降低成本。
文檔編號(hào)G01K11/00GK101105452SQ20071007261
公開(kāi)日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月6日
發(fā)明者淼 劉, 謝懷勤, 陳幸開(kāi) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)