胶粘剂对表贴式聚酰亚胺光纤布拉格光栅应变传递的影响分析 被引量：12

1

作者 曾鹏 王源 +4 位作者 陈飞琼 孙阳阳 张清华 黄肖迪 由泽伟 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期43-49,共7页

光纤布拉格光栅传感器用于测量结构的应变时,需与被测基体相粘黏,使其与基体协调变形,故胶粘剂的选取对其测量结果有直接的影响。针对此问题,本文对表面粘贴式应变传递模型进行了改进,建立了更为合理的模型,并通过理论分析出了影响应变... 光纤布拉格光栅传感器用于测量结构的应变时,需与被测基体相粘黏,使其与基体协调变形,故胶粘剂的选取对其测量结果有直接的影响。针对此问题,本文对表面粘贴式应变传递模型进行了改进,建立了更为合理的模型,并通过理论分析出了影响应变传递率的主要因素,得到了其传递率随胶体剪切模量的增大而增大的结论。通过控制变量法,用480胶、AB胶、401胶、环氧树脂、3311胶这五种不同胶粘剂,将聚酰亚胺光纤光栅粘贴于等强度梁表面进行对比实验,得到了相应的应变传递率,其结果与理论模型计算值相比误差在5%左右,为表面粘贴式光纤光栅测量应变的工程应用提供了重要的参考。 展开更多

关键词 聚酰亚胺光纤布拉格光栅 表贴式传感器 应变传递 胶粘剂 剪切模量

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光纤植入聚酰亚胺薄膜柔性曲率传感器 被引量：4

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作者 曲道明 孙广开 +2 位作者 孟凡勇 宋言明 祝连庆 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期109-116,共8页

面向软体机器人、变构型飞行器、可穿戴医疗装备等领域的柔性传感应用需求,提出一种植入光纤光栅敏感元件的聚酰亚胺薄膜柔性曲率传感器。研究了柔性薄膜光纤光栅传感器的传感原理、传感结构设计与光栅植入方法,建立了光纤传感、解调及... 面向软体机器人、变构型飞行器、可穿戴医疗装备等领域的柔性传感应用需求,提出一种植入光纤光栅敏感元件的聚酰亚胺薄膜柔性曲率传感器。研究了柔性薄膜光纤光栅传感器的传感原理、传感结构设计与光栅植入方法,建立了光纤传感、解调及曲率标定装置;实验分析了聚酰亚胺薄膜曲率与光栅中心波长漂移量关系,实验测得光纤光栅植入深度与柔性曲率传感器灵敏度的定量关系,验证了所提出柔性曲率传感器的可行性。研究结果表明,光纤光栅植入聚酰亚胺薄膜的曲率传感器可用于柔性变形传感测量,在0～30.03 m^(-1)的曲率范围内,光纤光栅植入深度为0.1 mm时,聚酰亚胺薄膜曲率传感器达到最大灵敏度50.65 pm/m^(-1)。光纤光栅植入聚酰亚胺薄膜的柔性曲率传感器可应用于柔性传感测量领域。 展开更多

关键词 聚酰亚胺薄膜 光纤光栅 曲率传感器 灵敏度

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光敏聚酰亚胺的进展及其在光纤涂料中的应用 被引量：5

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作者 吴立华 王德海 +1 位作者 徐国财 江棂 《涂料工业》 CAS CSCD 1999年第6期36-38,共3页

概述了负性光敏聚酰亚胺的研究进展和光纤涂料当前研究的热点，提出了将负性光敏聚酰亚胺用于耐高温光纤涂料的新设想。

关键词 聚酰亚胺 紫外光固化 光纤涂料 涂料 原料

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基于拉丝塔光纤光栅的准分布式温盐传感器 被引量：4

4

作者 王宇琦 潘震 +2 位作者 戢雅典 范典 周次明 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期33-43,共11页

提出了一种基于拉丝塔光纤光栅(DTG)的准分布式温盐传感器,可以同时测量海水的温度和盐度。该传感器由多个聚酰亚胺(PI)涂敷DTG和无涂敷DTG串联构成,PI涂敷DTG作为盐度传感组件,盐度的变化会导致聚酰亚胺涂层吸收或释放水而产生膨胀或... 提出了一种基于拉丝塔光纤光栅(DTG)的准分布式温盐传感器,可以同时测量海水的温度和盐度。该传感器由多个聚酰亚胺(PI)涂敷DTG和无涂敷DTG串联构成,PI涂敷DTG作为盐度传感组件,盐度的变化会导致聚酰亚胺涂层吸收或释放水而产生膨胀或收缩作用,进而引起光纤光栅中心波长的漂移。温度串扰可以通过使用无涂敷光纤光栅中心波长的变化来补偿。实验结果表明,该传感器能实现温度和盐度的实时测量,对温度和盐度的变化表现出线性响应,且具有良好的重复性。其中,盐度灵敏度平均为−5.58 pm/(mol/L),温度灵敏度平均为10.02 pm/℃。由于拉丝塔光纤光栅的超弱反射特性,该方法可以实现大规模海水温度和盐度的准分布式测量,在海洋工程中有一定的应用前景。 展开更多

关键词 盐度测量 温度补偿 拉丝塔光纤光栅 聚酰亚胺 准分布式

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用于同时测量湿度和温度的多路光纤光栅传感器 被引量：7

5

作者 曹庭水 江超 +2 位作者 黄会玲 孙四梅 郭小珊 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2022年第9期20-25,共6页

为了满足工业上对温度与湿度同时测量的需求,利用级联的光纤布拉格光栅(FBG)设计了一款能够实现湿度和温度同时测量的在线光纤光栅传感器。在2个FBG(FBG1与FBG2)的表面涂覆不同的敏感性聚合物材料。其中,FBG1的裸表面涂有聚酰亚胺薄膜,... 为了满足工业上对温度与湿度同时测量的需求,利用级联的光纤布拉格光栅(FBG)设计了一款能够实现湿度和温度同时测量的在线光纤光栅传感器。在2个FBG(FBG1与FBG2)的表面涂覆不同的敏感性聚合物材料。其中,FBG1的裸表面涂有聚酰亚胺薄膜,利用它来测量环境湿度;FBG2的裸表面填充二甲基硅油,利用它来测量环境温度。研究了传感器的工作原理,进行了温湿度传感实验。实验结果表明,随着环境温度和湿度的变化,FBG2的温度灵敏度为14.4 pm/℃,而对湿度不敏感;FBG1的温度和湿度灵敏度分别为12.8 pm/℃和2.1 pm/%RH,实验结果与理论分析基本吻合。另外,利用实验获得的FBG1与FBG2的温度与湿度灵敏度,构建灵敏度测量矩阵实现了环境温湿度的同时测量。该传感器具有结构简单、灵敏度较高、性能稳定与重复性好等优点,并且具有多路同时测量功能。 展开更多

关键词 光纤光栅传感器 光纤布拉格光栅 聚酰亚胺 二甲基硅油 温度与相对湿度

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一种聚合物涂覆光纤盐度传感器

6

作者 刘倩 马彦华 +2 位作者 徐琳 刘仪琳 李丽君 《光通信技术》 北大核心 2018年第5期21-23,共3页

为了提高传感器灵敏度,减少成本,提出了一种基于聚酰亚胺涂层的全光纤Mach-Zehnder(MZ)干涉式盐度传感器,传感部分由单模光纤-小芯径光纤-单模光纤(Single mode fiber-Thin core fiber-Single mode fiber,STS)错芯熔接而成,并将聚酰亚... 为了提高传感器灵敏度,减少成本,提出了一种基于聚酰亚胺涂层的全光纤Mach-Zehnder(MZ)干涉式盐度传感器,传感部分由单模光纤-小芯径光纤-单模光纤(Single mode fiber-Thin core fiber-Single mode fiber,STS)错芯熔接而成,并将聚酰亚胺作为敏感膜涂覆在小芯径光纤之外,利用聚酰亚胺在电解质溶液中的溶胀特性而实现对盐度的传感。利用实验室配制的NaCl溶液进行传感器性能测试实验,结果表明,在其它条件不变的情况下,涂覆的敏感膜越厚,灵敏度越高。 展开更多

关键词 全光纤Mach-Zehnder 小芯径 聚酰亚胺 灵敏度 盐度检测

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软体气动驱动器弯曲变形光纤传感与形状重构 被引量：17

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作者 孙广开 曲道明 +2 位作者 闫光 宋言明 祝连庆 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1052-1059,共8页

为解决软体气动驱动器弯曲变形的柔性传感测量问题,提出将光纤光栅植入软体气体驱动器应变限制层进行曲率测量与形状重构的方法。建立了软体机构变形光纤传感重构算法模型,理论分析了光纤光栅光谱变化与应变限制层弯曲曲率的关系。搭建... 为解决软体气动驱动器弯曲变形的柔性传感测量问题,提出将光纤光栅植入软体气体驱动器应变限制层进行曲率测量与形状重构的方法。建立了软体机构变形光纤传感重构算法模型,理论分析了光纤光栅光谱变化与应变限制层弯曲曲率的关系。搭建了基于光纤光栅特性的软体传感、解调及曲率标定装置,实验分析了不同曲率下光纤光栅反射光谱的特征,得出光纤光栅中心波长漂移量与弯曲变形曲率的关系,计算得出软体气动驱动器在不同弯曲状态下的曲率值,重构出软体气动驱动器的变形形状,验证了形状重构结果的正确性。实验结果表明:将光纤光栅植入软体气体驱动器应变限制层,利用光纤光栅反射光谱变化可实现软体驱动器的曲率测量与形状传感,3种弯曲状态下光纤光栅传感测量值与软体驱动器曲率标定值之间的最大误差为2.1%。该光纤传感方法在软体气动驱动器柔性传感与闭环控制方面具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 光纤传感 形状传感 光纤布拉格光栅 曲率测量 气动驱动器 聚酰亚胺薄膜

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高灵敏度塑料光纤湿度传感器 被引量：2

8

作者 王蓉 钟用 +1 位作者 赵雅 巫涛江 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第5期726-730,共5页

为了提高塑料光纤湿度传感器的灵敏度,该文利用商用塑料光纤、聚砜、二氧化锗(GeO_(2))和聚酰亚胺构建了一种新型结构的塑料光纤湿度传感器。首先将长度为0.5 m的商用塑料光纤中心部分(长5 cm)包层去除,并弯曲成U形(弯曲半径为2 cm),再... 为了提高塑料光纤湿度传感器的灵敏度,该文利用商用塑料光纤、聚砜、二氧化锗(GeO_(2))和聚酰亚胺构建了一种新型结构的塑料光纤湿度传感器。首先将长度为0.5 m的商用塑料光纤中心部分(长5 cm)包层去除,并弯曲成U形(弯曲半径为2 cm),再将聚砜与GeO_(2)的混合物涂覆在商用光纤纤芯表面,然后将涂覆聚砜与GeO_(2)的塑料光纤在70℃下干燥10 h,最后涂覆上聚酰亚胺湿敏材料,在60℃下干燥后形成塑料光纤湿度传感器。实验研究了不同涂覆对塑料光纤传感器光传输特性及其灵敏度的影响,实验结果表明,在温度40℃、相对湿度10%RH~80%RH下,当塑料光纤纤芯直径为900μm、聚砜与GeO_(2)涂覆层厚200μm、聚酰亚胺湿敏膜厚20μm时,传感器对湿度的响应灵敏度可达到-0.9 nW/(1%RH),是将20μm聚酰亚胺湿敏材料涂覆在1500μm塑料光纤纤芯表面响应灵敏度的6.9倍。 展开更多

关键词 塑料光纤 聚砜 二氧化锗(GeO_(2)) 聚酰亚胺 湿度传感器 灵敏度

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各向异性光交联作用对液晶在起伏光栅表面的取向影响 被引量：1

9

作者 郭妙才 和亚宁 王晓工 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期751-757,共7页

以含肉桂酸基团的光敏聚酰亚胺为'墨水',通过软印刷技术制备了一种新型的可进一步光交联的表面起伏光栅,研究了各向异性光交联对光栅热稳定性和光栅诱导液晶取向的影响.研究结果表明,在经过紫外光交联后,光栅的热稳定性有较大提... 以含肉桂酸基团的光敏聚酰亚胺为'墨水',通过软印刷技术制备了一种新型的可进一步光交联的表面起伏光栅,研究了各向异性光交联对光栅热稳定性和光栅诱导液晶取向的影响.研究结果表明,在经过紫外光交联后,光栅的热稳定性有较大提高,在经过高于未交联聚酰亚胺的玻璃化转变温度31℃处理2 h后,光栅形貌未发生变化.曝光前后光栅都能诱导液晶分子在表面均一沿面排列.当线性偏振紫外光的偏振方向与光栅沟槽垂直时,光交联能促进光栅对液晶的定向能力,反之则降低的定向能力.通过改变辐照光的偏振方向,调节光栅深度,能控制液晶分子在光栅上的取向方向.将这种软印刷得到的光栅用作液晶定向层,不仅可具有更好的热稳定性和定向能力,还可以调节液晶分子在光栅上的取向方向,实现多畴取向. 展开更多

关键词 聚酰亚胺 各向异性光交联 液晶取向 软刻蚀 表面起伏光栅

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变形机翼薄膜蒙皮形状监测光纤传感方法研究 被引量：20

10

作者 张俊康 孙广开 +2 位作者 李红 娄小平 祝连庆 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期66-72,共7页

为解决变体飞行器变形机翼薄膜蒙皮形状实时监测问题,研究光纤传感及重建方法。采用实验方法标定光纤光栅传感器,得到聚酰亚胺薄膜蒙皮变形光纤传感校正曲线,实现光纤光栅传感器中心波长漂移量与薄膜蒙皮变形曲率参数的准确转换;实验测... 为解决变体飞行器变形机翼薄膜蒙皮形状实时监测问题,研究光纤传感及重建方法。采用实验方法标定光纤光栅传感器,得到聚酰亚胺薄膜蒙皮变形光纤传感校正曲线,实现光纤光栅传感器中心波长漂移量与薄膜蒙皮变形曲率参数的准确转换;实验测得不同翼型下光纤传感器反射谱特征及其随翼型变化规律,利用光纤光栅中心波长漂移量和线性插值算法计算得出不同翼型下聚酰亚胺薄膜蒙皮型面曲率数据,结合插值曲线拟合算法,重建出薄膜蒙皮三维形状;采用数字摄影测量系统进行对比实验,验证了光纤传感重建蒙皮形状参数的正确性。研究结果表明,聚酰亚胺薄膜蒙皮型面曲率的光纤传感与摄影测量误差小于5%,光纤传感方法可以实现变形机翼薄膜蒙皮三维形状传感与重建,在变体飞行器柔性蒙皮实时传感监测方面具有应用前景。 展开更多

关键词 形状传感 聚酰亚胺薄膜 柔性变形机翼 光纤布拉格光栅

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等强度梁表面应变分布光纤测量实验 被引量：6

11

作者 朱少华 章征林 +3 位作者 仇唐国 韩洪波 殷爱峰 路伟 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第6期809-813,共5页

基于光频域反射技术(OFDR)原理的分布式光纤测量技术,研究聚酰亚胺光纤在等强度梁表面不同布线方式下测量应变的准确性。聚酰亚胺光纤分别与梁的长度方向平行、垂直、呈45°角及绕成直径为φ50 mm的圆粘贴,测量梁表面应变分布,测量... 基于光频域反射技术(OFDR)原理的分布式光纤测量技术,研究聚酰亚胺光纤在等强度梁表面不同布线方式下测量应变的准确性。聚酰亚胺光纤分别与梁的长度方向平行、垂直、呈45°角及绕成直径为φ50 mm的圆粘贴,测量梁表面应变分布,测量结果同时与应变片及理论值对比,研究光纤在非轴向应力作用和弯曲下的轴向应变分布测量结果,误差小于1%。实验结果表明,基于OFDR原理的光纤技术可实现结构表面应变分布式连续准确测量。 展开更多

关键词 聚酰亚胺光纤 光频域反射技术(OFDR) 等强度梁 应变分布

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基于细芯光纤与双球结构的温度湿度传感器 被引量：4

12

作者 石小雨 陈宁 +3 位作者 鲁志琪 陶武强 彭敏 刘昌宁 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第3期36-38,46,共4页

为了实现多参量的同时测量,制作了一种将两根单模光纤的一端起球后,并在中间熔接一根3.4 cm长的细芯光纤;然后在细芯中间拉锥,从而构成马赫-曾德尔干涉仪;利用传感器透射谱中特定波长范围内的不同谐振峰,完成温度与相对湿度的同时测量... 为了实现多参量的同时测量,制作了一种将两根单模光纤的一端起球后,并在中间熔接一根3.4 cm长的细芯光纤;然后在细芯中间拉锥,从而构成马赫-曾德尔干涉仪;利用传感器透射谱中特定波长范围内的不同谐振峰,完成温度与相对湿度的同时测量。结果表明:传感器透射谱谐振峰波谷Dip1和波峰Dip2的中心波长随温度变化、相对湿度变化均有很好的线性关系。特别是在谐振峰波峰Dip2的中心波长处测得温度灵敏度达到35.79 pm/℃,湿度灵敏度达到45 pm/%RH。设计出的传感器结构简单、成本低、灵敏度高、结构重复性好,在环境监测和安全监测等领域能起到重要作用。 展开更多

关键词 光纤传感器 细芯光纤 单模光纤 温度 湿度 聚酰亚胺薄膜

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基于层状PI薄膜FBG传感器的KCl浓度测量

13

作者 孙世政 杨鹏正 +2 位作者 刘潇 雷远俊 刘照伟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期322-330,共9页

为了监测核工业冷却管道中冷却剂的浓度,针对目前测量仪器易受环境干扰、介质沉积、难以分布式多点监测等问题,设计了一种基于层状聚酰亚胺(Polyimide,PI)的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)浓度传感器。结合PI薄膜的吸水特性... 为了监测核工业冷却管道中冷却剂的浓度,针对目前测量仪器易受环境干扰、介质沉积、难以分布式多点监测等问题,设计了一种基于层状聚酰亚胺(Polyimide,PI)的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)浓度传感器。结合PI薄膜的吸水特性、水分子扩散原理和FBG传感理论,研究基于层状PI薄膜的FBG浓度传感机理,设计制作了层状PI薄膜FBG浓度传感器。最后,搭建浓度测量实验平台,进行浓度传感实验,得到镀层状PI薄膜的FBG浓度传感器对氯化钾(KCl)溶液的浓度特性曲线,并分析了其灵敏度与滞回特性。实验结果表明:浓度与波长漂移量呈线性变化关系,浓度特性曲线拟合度为0.9942,正、反行程输出的最大差值为35 pm,传感器的平均灵敏度为157.6 pm/(mol·L^(-1)),是同条件下镀一层环状PI薄膜FBG浓度传感器和腐蚀型FBG浓度传感器灵敏度的7.4倍和49.1倍。该传感器为核工业管道中冷却剂浓度测量提供了新方法,具有高灵敏度、安全、抗电磁干扰等优点。 展开更多

关键词 光纤布拉格光栅 浓度 层状聚酰亚胺 高灵敏度

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一步超声法金属化封装FBG的传感特性 被引量：3

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作者 戎丹丹 张钰民 +2 位作者 宋言明 孟凡勇 骆飞 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2380-2388,共9页

为解决传统胶封传感器普遍存在的蠕变、老化问题,本文提出基于一步超声法的光纤光栅表面金属化封装方法。在相同条件下分别对有聚酰亚胺涂覆层和无涂层的两种FBG进行金属化封装,研究了封装后FBG传感器的光谱、热学和力学特性,并利用扫... 为解决传统胶封传感器普遍存在的蠕变、老化问题,本文提出基于一步超声法的光纤光栅表面金属化封装方法。在相同条件下分别对有聚酰亚胺涂覆层和无涂层的两种FBG进行金属化封装,研究了封装后FBG传感器的光谱、热学和力学特性,并利用扫描电子显微镜对其横截面的微观形貌进行了表征。结果表明:封装后有涂覆层FBG的反射光谱无明显畸变、边模抑制比大于10 dB,温度灵敏系数达34.63 pm/℃,应变灵敏系数为1.18 pm/με,应变传递效率达98.5%,线性度达0.999,均优于无涂层的FBG传感器。当温度从14.2℃突变到80℃经过多次冲击试验,发现金属化封装无涂层的FBG的温度增敏结构被破坏,而有涂层的FBG传感器仍保持优异的温度响应特性。SEM图显示,金属合金与有无涂覆层的光纤和金属基底都结合致密。该方法无需对光纤进行表面金属化预处理,操作简单易行,在恶劣环境、超长服役时间的光纤传感应用领域中具有重要的价值。 展开更多

关键词 光纤布拉格光栅 聚酰亚胺 一步超声法 应变传递效率 温度响应

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