基于折射率变化的复合材料固化在线监测研究

先进复合材料的固化成型工艺十分复杂,  目前在很大程度上仍依赖于经验工艺。为了实现复合材料固化工艺的透明化、科学化及智能化,  提出了将光纤折射率传感器用于复合材料制造过程,  研制了一种折射率光纤传感器,  同时将光源、探测器、信号处理器等元器件集成化为一个便携式的光纤传感仪以利于生产现场使用。利用该传感器对常温固化树脂的固化过程进行了测量,  将其与同等条件下迈克尔逊干涉仪对固化过程的监测结果进行了比较,  二者具有良好的一致性。在实验室与生产现场两种条件下将光纤折射率传感器埋设于预浸料中对其固化工艺过程进行了监测。结果表明,  该技术不仅可以用于新型树脂固化工艺制度的确定,  也可用于复合材料固化工艺过程的在线监测。关键词:  　光纤传感器;  折射率;  复合材料;  固化Abstract:  　T  ill  now  the  p  rocessing  of  advanced  compo  site  is  still  emp  irical  due  to  its  comp  licated  physical  and  chem  ical  change.  In  o  rder  to  transfo  rm  the  p  rocessing  technique  from  an  emp  irical  state  to  a  transparent,  scientific  and  intelligent  app  roach,  the  idea  of  monito  ring  the  cure  p  rocess  of  the  compo  site  p  roductsw  ith  fiber  op  tic  sensing  technique  is  put  fo  rth.  A  fiber  op  tic  refractive  senso  r  w  as  developed  and  a  po  rtable  instrument  fo  r  the  op  tic  em  is2  sion,  signal  receiving  and  interogation  w  as  integrated  to  meet  the  requirement  of  on2site  app  lication.  W  ith  it  the  cure  p  rocess  of  resin  and  fiber  reinfo  rced  p  rep  regs  can  be  monito  red.  Tests  of  resin  cure  p  rocess  monito  ring  are  carried  out  w  ith  bo  th  the  resin  that  should  be  cured  under  room  temperature  and  the  resin  that  should  be  cured  un2  der  h  igh  temperature.  The  results  of  tests  w  ith  resin  cure  under  temperature  w  ere  compared  w  ith  the  results  of  M  ichelson  interferometer  tests  under  sim  ilar  circum  stances,  w  h  ich  are  in  good  consistency.  Testsw  ere  also  carried  out  in  compo  site  manufacture,  in  w  h  ich  the  fiber  op  tic  refractive  senso  rs  w  ere  embedded  in  the  p  rep  reg  during  the  cure  p  rocess.  It  is  p  roved  that  w  ith  th  ismethod  the  key  info  rmation  of  the  cure  p  rocess  can  be  extracted  out  duringthe  p  rocess  and  can  be  used  in  on2line  intelligent  contro  l.  In  conclusion,  th  is  technique  can  be  used  no  t  only  in  the  establishment  of  the  cure  routine  but  also  in  the  in2situ  monito  ring  and  contro  l  of  the  compo  site  manufacture  p  ro2  cess.Key  words:  　f  iber  op  t  ic  sen  so  rs;  ref  ract  ive;  compo  site;  cu  re