光纤光栅传感器监测复合材料固化过程的温度与应变研究

本文主要探讨了应用光纤光栅传感器（FBG Sensor）来监测复合材料固化过程中的关键参数。光纤布拉格光栅，作为一种高性能的无源光器件，利用光的干涉现象来实现对物理量如温度和应变的敏感测量。FBG传感器具有高精度、抗电磁干扰、体积小、重量轻以及长寿命等优点，特别适合在恶劣环境中使用。 首先，文章介绍了光纤布拉格光栅的基本原理，即当光波通过特定折射率周期性变化的介质时，会发生光的布拉格反射，形成特定的光谱峰值。这些峰值的位置与被测物理量（如温度或应变）的变化密切相关，因此可以通过分析光谱变化来测量这些物理量。光纤光栅温度传感器利用温度对光栅周期的影响来检测温度，而应变传感器则是通过应变引起光纤长度微小变化，从而影响光栅反射峰的频率来测量应变。 在实际应用中，作者开发了一套基于光纤光栅技术的监测系统，用于实时监控碳纤维复合材料在固化过程中的温度和收缩应变。实验结果显示，在复合材料固化期间，由于材料内部温度的升高和随后的冷却，可能会导致温度漂移，这对准确测量收缩应变带来了挑战。因此，使用光纤光栅传感器进行收缩应变监测时，必须进行有效的温度补偿，以减小温度误差对测量结果的影响。 该研究的重要性在于，它提供了对复合材料固化过程非接触、连续、实时监测的新方法，有助于优化工艺控制，减少材料浪费，并且可能提高产品质量。光纤光栅传感器作为理想的监测工具，对于理解和优化复合材料制造过程具有显著的价值。这项工作不仅深化了我们对光纤光栅传感器在复合材料领域的理解，也为相关行业的生产实践提供了强有力的技术支持。