在过去几年中，在所有申请中使用复合材料，包括海事，土木工程和海上的复合材料，已经有兴趣。这种日益增长的趋势是利用当今先进的复合材料提供难以与钢，铝或木材等传统材料匹配的特性的独特性质的线索。欧洲杯足球竞彩这些包括高强度重量和模量重量比率。 智能复合材料再加上这是光纤技术最近的进步，通过电信行业的大规模增长带来。这两种高科技行业的融合是第一次引领真正的“智能”结构的可能性。智能纤维正在通过实现光纤应变传感系统的实现，旨在彻底改变目前的结构负荷监测方法，以加速设计，开发和生产结构健康监测系统的主要影响。在复合材料内嵌入智能光纤电缆可以实时瞬时监测结构载荷。这将最终导致“智能”结构，可以报告不寻常的负载或疲劳负载数据以进行进一步分析。 商业化这项技术的快速进步，已经把这个想法从研究上的新奇变成了商业上的现实，多亏了智能纤维所处的独特地位，才有可能实现。其母公司Carbospars是碳复合材料结构的领先设计师和制造商之一，专注于高性能和豪华游艇行业的桅杆和桅杆。这种联系使智能纤维能够参与备受瞩目的海事项目，如DTI的智能技术海事应用(MAST)计划。 这个项目三年,£l。100万英镑政府资助的MAST项目汇集了英国领先的光子学和复合材料专家，包括英国航空航天、阿斯顿大学、Pendennis造船厂和Carbospars。该项目的目的是检验在复合材料中嵌入光纤应变传感器的潜力，以产生真正智能的结构。海洋环境中复合材料使用的急剧增加为测试该项目的原型应变系统提供了绝佳的机会，该项目最终将一个欧洲杯足球竞彩完全可操作的光学“神经”系统嵌入由碳纤维增强聚合物建造的38米独立桅杆中。演示钻机提供了一个平台，通过复合材料铺设、固化、舾装、安装和在恶劣海上环境下的最终海上试验，验证光纤传感器安装和处理的许多技术。 光学传感纤维光学传感纤维非常适合在复合材料铺层阶段并入复合材料中。欧洲杯足球竞彩虽然它们的直径通常是结构碳纤维的十倍，但当嵌入层压板时，它们的横截面仍然足够小，以最小程度地侵入结构。在MAST项目期间进行的广泛的研究和发展工作方案证实了这一点。测试结果表明，传感器断开的强度破坏和疲劳效应都是最小的，光学系统有足够的弹性来承受复合材料制造、固化和长时间的疲劳条件。 复合桅杆碳纤维和复合材料桅杆现在是许多赛车和巡航游艇桅杆的首选。复合材料的优点源于其固有的性能，结构设计师可以通过使用不欧洲杯足球竞彩同的组合来自由地改变材料的结构性能纤维和躺orienta.产生申请的帖子 -具体的材料。典型的停留碳纤维增强聚合物（CFRP）桅杆可能具有68％的碳纤维在0°对齐抗压强度，22％在45°扭转强度和10%在90°箍的力量。碳纤维通常是被编织进去的织物或胶带，重量在100点之间-2和600克-2，切割成型，涂上树脂用手铺设在雄性或雌性模具上以形成翼梁和桅杆。以这种方式制造的CFRP桅杆减少船只重心以上的质量并减少投球时刻，导致更多稳定的船。这些结构的荷载很高-为单是预加载就可以超过150吨。 索具索具装置是复杂的工程结构，该结构被设置为在整个负载条件范围内保持桅杆直线。个人住宿的预加载是一个复杂的业务，在结构的每个面板中缺乏真正的负载数据变得更加复杂。智能光纤系统可以提供此预加载数据，并提供持续的参考或零点以供将来比较。它还可以向船上运营商提供负载信息，他们可能会赛马艇或只是在艰巨，沉重的天气条件下巡航。 光学纤维自20世纪70年代光纤技术最初发展以来，已经取得了巨大的进步，其中大部分是当前全球电信爆炸的产物。光纤的应用不仅限于电信工业，而且在传感的许多领域都有应用。光纤有许多特殊的特性，这些特性使它们比传统的电传感方法具有重要的优势。这些优点包括完全不受电磁干扰，质量小，体积小(一根光纤直径通常为0.25毫米，重量仅为30µg.m-1)、极高的信息传输速率(GHz或更高)，以及沿同一根光纤将多个传感器级联以实现分布式传感测量的能力。 光学应变传感器是如何工作的?
用于本申请的光学传感技术采用“布拉格光栅”应变传感器，在过去五年中仅出现的技术。这些传感器的长度通常为几毫米，并且形成在光纤的核心内，使它们不可见检查光纤表面的观察者。它们使用两个UV波长激光束在纤维中印迹，其以一定角度与纤维相交并在光纤的核心中产生周期性干涉图案，类似于全息图的产生。这种暴露的纤维区域称为光纤布拉格光栅。 这些布喇格光栅传感器通过光的选择性反射来测量应变。当光从传感电缆向下发射时，每个传感器就像一面小镜子，只反射一种特定波长的光，所有其他波长的光都通过传感器传输，并继续沿着纤维向下传输。当传感器承受轴向载荷并被拉伸或压缩时，它反射的光的波长也随之改变。通过监测每个传感器反射的光的波长，可以测量等效应变。如果传感区域连接到一个结构上，那么该装置可以用作光学应变计。与电子应变仪不同，每个应变仪的波长是绝对的，可以作为一个永久和准确的基准来监测长期负载或结构变化。 结构负荷监测系统结构负荷监测系统以与我们自己的神经系统类似的方式运行。每种传感器的位置，类似于人体神经，被精心地选择监测结构内的关键负载区域。类似于脊髓的感测纤维可以粘合或嵌入复合材料中，形成结构的整体部分。然后，在每个传感器处接收的信息被发送回远程光电数据处理单元（“大脑”），在那里可以被过滤，分析和适当的动作。 对于桅杆程序，传感器网络由八个平行纤维组成，每个纤维包括位于沿着桅杆和吊杆的各个位置处的五个传感器。有关每个传感器的状态的信息每秒更新500次。从这种丰富的可用数据中，三级信息反馈对游艇的船员和设计工程师来说是重要的 - 快速而简单的实时数据，长期结构健康监测信息和黑匣子录制。 表现反馈最高水平的数据检索提供了一个简单的机载视觉显示的当前状态的完整系统，每个传感器的应变状态用颜色表示。这样，屏幕上的红色传感器和警报器或灯就可以直观地识别出过载情况，并立即向机组人员发出问题警报。 第二层次的数据检索提供了一个长期的结构健康监测系统，更多地针对结构设计工程师。这里传递的数据包括短时间内(通常是5秒)的最小、最大和平均应变测量值。这些数据可以在整个结构的生命周期内积累，并用于构建钻机使用情况的图像，以便将数据反馈到钻机设计和制造过程中。在所有航行条件下，索具关键承重点的应变精确测量，可以对结构的制造安全裕度进行微调，不可避免地会降低结构的重量和成本。从同样的长期记录中，也可以为保险承保目的进行更准确的风险分析。这可能会对这些价值极高的钻机的所有权成本产生有利影响。 数据采集的最后一级被定义为黑箱，每个传感器的所有数据都存储在一个连续的循环中，持续特定的时间。在结构发生灾难性破坏的情况下，这些数据将被证明是非常有用的，它提供了发生在破坏之前的应变事件的所有重要信息。 潜在的应用随着高性能复合材料在航空航天、土木工程、运输和海上工业中不断找到新的应用，标准光电硬件和应变传感器阵列的潜在应用并不局限于海运市场。欧洲杯足球竞彩例如，在航空航天工业中，飞机在飞行中颤振和振动的影响可以被监测，或者在土木工程中，该系统可能被证明是有用的，以监测地震带的建筑物或检查复合加固结构的粘结退化。该系统提供的灵活性意味着结构荷载不仅可以在复合材料中监测，也可以在更传统的材料中监测。欧洲杯足球竞彩 概括先进的复合材料制造技术和先进的光学技术的结合，使智能结构的想法从研究好奇变成了商业现实。它预示着结构设计工程的一个新时代的到来，该技术已在海上环境中得到验证，但其应用范围远不止于此。 |