复合材料热压罐固化过程温度和应变的在线监测方法
【专利摘要】本发明提供了一种复合材料热压罐固化过程温度和应变的在线监测方法，包括以下步骤：在复合材料铺层过程中，将热电偶和光纤光栅传感器埋入复合材料的待测部分，热电偶工作端与裸光栅之间相距1.5-3cm；光纤光栅传感器的光纤与复合材料内部的增强纤维呈平行、正交或呈45°方向；通过监测热电偶的热电动势的变化获得温度的变化情况，通过监测光栅中心波长的变化得到温度和应变的综合影响情况，剔除温度影响后，可得到监测点处的应变变化情况。选择热电偶丝和裸光纤光栅作为监测器的基础原材料，不仅成本低，使用方法简单，在市场上购买方便，而且不必采用其他封装技术，还可以避免温度和应变的交叉敏感问题带来的影响。
【专利说明】复合材料热压罐固化过程温度和应变的在线监测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程与材料科学领域，特别地，涉及一种基于热电偶丝和裸光纤光栅的复合材料热压罐固化过程温度和应变的在线监测方法。
【背景技术】
[0002]复合材料具有优越的力学性能和其他特殊功能，在航空航天及其他行业被广泛地应用。但由于复合材料成型工艺的分散性，在实际生产中，难以得到稳定的质量与性能。而复合材料的固化工艺过程是决定其质量与性能的重要因素，制定固化工艺最重要的参数是成型过程中复合材料的温度和应变的变化趋势。因此，对复合材料固化过程中的温度和应变进行实时、精确的监测，对稳定产品质量、降低成本、提高材料加工和制造的重复性具有十分重要的意义。
[0003]复合材料固化过程的监测方法通常是采用基于光纤传感器的无损检测方法，应用较广的光纤传感器有光纤折射率传感器、红外吸收光谱光纤传感器、光纤微弯传感器和封装光纤光栅传感器等。使用这些光纤传感器制作成本高，购买渠道窄，封装技术要求高，使用方法困难，特别是对温度和应变存在交叉敏感问题，使其不利于固化过程的监测。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种复合材料热压罐固化过程温度和应变的在线监测方法，以解决现有光纤传感器封装要求高、温度和应变的交叉敏感的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种复合材料热压罐固化过程温度和应变的在线监测方法，包括以下步骤:
[0006]A、复合材料铺层过程中，将热电偶和光纤光栅传感器直接埋入复合材料的待测部分，所述热电偶工作端与所述光纤光栅传感器的裸光栅之间相距1.5-3cm ;所述光纤光栅传感器的光纤与复合材料内部的增强纤维呈平行、正交或呈45°方向；
[0007]B、热电偶正极和热电偶负极分别连接无纸记录仪同一通道的正负极，监测热电偶工作端的温度变化；光纤通过连接头直接和光纤光栅解调仪上的通道口连接，监测裸光栅的中心波长变化；
[0008]所述光纤光栅传感器的温度灵敏系数为Kt，应变灵敏系数为Ke，监测点处的应变表征为:
【权利要求】
1.一种复合材料热压罐固化过程温度和应变的在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤: A、复合材料铺层过程中，将热电偶和光纤光栅传感器直接埋入复合材料的待测部分，所述热电偶工作端与所述光纤光栅传感器的裸光栅之间相距1.5-3cm ;所述光纤光栅传感器的光纤与复合材料内部的增强纤维呈平行、正交或呈45°方向； B、热电偶正极和热电偶负极分别连接无纸记录仪同一通道的正负极，监测热电偶工作端的温度变化；光纤通过连接头直接和光纤光栅解调仪上的通道口连接，监测裸光栅的中心波长变化； 所述光纤光栅传感器的温度灵敏系数为Kt，应变灵敏系数为Ke，监测点处的应变表征为:
2.根据权利要求1所述的一种复合材料热压罐固化过程温度和应变的在线监测方法，其特征在于，所述光纤光栅传感器与复合材料接触的出入口采用石英护套进行保护。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料热压罐固化过程温度和应变的在线监测方法，其特征在于，所述热电偶的导线直径为0.2-0.4mm，焊接点的长度控制在l_2mm。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料热压罐固化过程温度和应变的在线监测方法，其特征在于，所述光纤光栅传感器的光栅长度在5-15mm,光栅的中心波长控制在1510-1590nm 之间。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料热压罐固化过程温度和应变的在线监测方法，其特征在于，所述光纤光栅传感器的光纤选用标准直径125 μ m的光纤。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料热压罐固化过程温度和应变的在线监测方法，其特征在于，所述复合材料的增强材料为玻璃纤维、碳纤维中的任意一种，树脂基体为环氧树脂、双马树脂或者聚酯树脂中的任意一种。
【文档编号】B29C70/54GK103792015SQ201410048425
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月12日 优先权日:2014年2月12日
【发明者】湛利华, 张泳安, 黄明辉 申请人:中南大学