专利名称：探伤用模块化传感器及其制造方法以及构造用复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及探伤用模块化传感器及其制造方法以及构造用复合材料。
背景技术：
一直以来，重量轻强度高的纤维强化树脂复合材料(以下简称为“复合材料”)适用于飞机、宇宙设备、超高层建筑、公共基础设施、高速车辆等多种构造物中。由于该复合材料与金属比较，其损伤的发展状况不明确，所以以往在构筑复合材料构造物时采用“安全寿命设计”。但是，如果采用该设计法则构造物的重量变大，且不能充分发挥复合材料的特性(重量轻·强度高)。
因此，现在，为了实现充分发挥复合材料特性的“损伤容许设计”，正在进行用来探测复合材料损伤的技术开发。例如，提出了将夹入了箔状压电元件的聚酰亚胺薄膜埋入到复合材料中，通过检测压电元件对施加到复合材料上的振动的输出，从该检测波形探测复合材料损伤的技术(例如，参照专利文献1美国专利第6370964号说明书)。
但是，由于上述技术中所采用的聚酰亚胺薄膜的埋设地点被限定，所以难以在容易发生复合材料损伤的部分埋入聚酰亚胺薄膜并高精度地检测损伤。于是，近年来，提出了将具有FBG(光纤布拉格光栅)传感器的光纤埋入到复合材料中，并通过用该FGB传感器检测的反射光特性来高精度地探测复合材料损伤的探伤系统。
但是，上述探伤系统中所采用的光纤一般线径为125μm-150μm，为与构成复合材料的层压材料层(プリプレグ層)的厚度(125μm-200μm)大体相同的尺寸，从而有降低复合材料特性的危险。为解决此类问题，近年来开发了具有层压材料层厚度的1/2或以下尺寸(52μm左右)的线径的“细径”光纤。
但是，该细径光纤由于非常细所以其使用极困难，会有导致视觉辨认性上的障碍而使得向复合材料中的埋入作业极其困难的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供具备探测复合材料损伤的光纤(FBG传感器)且具有高视觉辨认性、易于使用的探伤用模块化传感器及其制造方法。
而且，本发明的目的在于提供埋有上述探伤用模块化传感器的构造用复合材料。
为实现上述目的，方案1中记载的发明是探伤用模块化传感器，其特征在于，具备具有FBG传感器的光纤、安装于上述光纤端部的连接器及部分覆盖上述光纤的管。
根据方案1中记载的发明，在光纤端部安装有连接器的同时用管部分地覆盖光纤而构成探伤用模块化传感器。因此，本发明的探伤用模块化传感器与单独光纤的情况相比较具有高视觉辨认性，并且具有极易使用的优点。而且，在将本发明的探伤用模块化传感器埋入复合材料时，通过将管配置于复合材料的端部，阻止在光纤的被从复合材料拉出部分上的应力集中，从而可防止光纤折坏。
方案2中记载的发明的特征在于，在方案1中记载的探伤用模块化传感器中，上述管相对于上述光纤自由相对移动。
根据方案2中记载的发明，由于构成探伤用模块化传感器的管相对于上述光纤自由相对移动，所以在将探伤用模块化传感器埋入复合材料时，可与复合材料端部的位置一致地移动管。因此，本发明的探伤用模块化传感器可适用于多种形状的复合材料。
方案3中记载的发明的特征在于，在方案1或2中记载的探伤用模块化传感器中，上述管由具有耐热性的材料构成。
根据方案3中记载的发明，由于构成探伤用模块化传感器的管由具有耐热性的材料构成，所以可在将该管的一部分或全部埋入到复合材料中的状态下进行复合材料的加热成形。
方案4中记载的发明的特征在于在方案1-3中任意一项所记载的探伤用模块化传感器中，具有部分地固定于上述光纤上的薄膜。
根据方案4中记载的发明，由于将薄膜部分地固定于光纤上，所以探伤用模块化传感器的视觉辨认性进一步提高并且变得更容易使用。
方案5中记载的发明是探伤用模块化传感器，其特征在于，具备具有FBG传感器的光纤、安装于上述光纤端部的连接器及部分地固定于上述光纤上地薄膜。
根据方案5中记载的发明，在光纤端部安装有连接器的同时将薄膜部分地固定在光纤上而构成探伤用模块化传感器。因此，本发明的探伤用模块化传感器与单独光纤的情况相比较具有高视觉辨认性，并且具有极易使用的优点。而且，在将本发明的探伤用模块化传感器埋入复合材料时，通过将薄膜配置于复合材料的端部，阻止光纤的应力集中，从而可防止光纤折坏。
方案6中记载的发明的特征在于，在方案5中记载的探伤用模块化传感器中，将上述薄膜配置于从上述FBG传感器离开一定间隔的位置上。
根据方案6中记载的发明，由于将构成探伤用模块化传感器的薄膜配置于从上述FBG传感器离开一定间隔的位置上，并使FBG传感器和薄膜之间的距离一定，所以可容易地根据薄膜的位置来把握FBG传感器的位置。其结果是，由于将FBG传感器配置于精确的位置上，所以可提高探伤精度。
方案7中记载的发明的特征在于，在方案5或6中记载的探伤用模块化传感器中，上述薄膜由具有耐热性的材料构成。
根据方案7中记载的发明，由于构成探伤用模块化传感器的薄膜由具有耐热性的材料构成，所以可在将该薄膜的一部分或全部埋入到复合材料中的状态下进行复合材料的加热成形。
方案8中记载的发明的特征在于，在方案5-7中任一项所记载的探伤用模块化传感器中，上述薄膜如下形成从其中央部到与上述光纤的边界部宽度逐渐减小。
根据方案8中记载的发明，探伤用模块化传感器的薄膜是从其中央部到与上述光纤的边界部宽度逐渐减小(从与光纤的边界部到中央部宽度逐渐增大)且中央部的构成具有最高强度及刚性而形成的。因此，在将探伤用模块化传感器埋入复合材料时，通过将薄膜中央部配置于复合材料端部可有效防止光纤的折坏。而且，由于薄膜是从其中央部到与上述光纤的边界部宽度逐渐减小而形成的，所以从其中央部到与上述光纤的边界部附近刚性逐渐降低、易于弯曲，故而埋入复合材料时的自由度变高。
方案9中记载的发明的特征在于，在方案1-8中任意一项所记载的探伤用模块化传感器中，具有加强上述光纤和上述连接器的结合部的加强管。
根据方案9中记载的发明，由于用加强管来加强光纤和连接器的结合部，所以在将连接器连接到规定的适配器上时，阻止光纤的应力集中，从而可防止光纤折坏。
方案10中记载的发明为方案1-4中任意一项所记载的探伤用模块化传感器的制造方法，具备准备在具有比上述管的外径大些的尺寸的最小径部的同时设有两端做成扩大开口部的中空部的管状部件的管状部件准备工序；将上述管的一端部插入到上述管状部件的一上述扩大开口部并将上述端部配置于上述最小径部附近以限制上述端部的径向移动的管插入工序；在将上述光纤插入到上述管状部件的另一上述扩大开口部的同时将上述光纤插入到上述管的上述端部的光纤插入工序；将上述管状部件从上述管及上述光纤上取下的管状部件取下工序；以及在上述光纤的端部安装上述连接器的连接器安装工序。
根据方案10中记载的发明，通过采用具有易于插入管、光纤的扩大开口部及对管的端部的径向移动进行限制的特定管状部件，可将光纤极容易地插入到管中。因此，可在短时间内效率良好地制造探伤用模块化传感器。
方案11中记载的发明的特征在于，是一种构造用复合材料，并且埋设有方案1-9中任意一项所记载的探伤用模块化传感器的上述FGB传感器。
根据方案11中记载的发明，由于构造用复合材料中埋设有探伤用模块化传感器的上述FGB传感器，所以通过采用包含该FGB传感器的探伤系统，将高精度地探测其损伤。因此，如果采用本发明的构造用复合材料，则由于可采用充分发挥复合材料特性(重量轻·强度高)的“损伤容许设计”，所以能够实现构造物的极其显著的轻量化。
方案12中记载的发明为埋设有方案1-4中任意一项所记载的探伤用模块化传感器的构造用复合材料，其特征在于，上述FGB传感器在不被上述管覆盖的状态下埋设于上述构造用复合材料的应力集中部，并且上述管部分地埋设于上述构造用复合材料的端部。
方案13中记载的发明为埋设有方案5-8中任意一项所记载的探伤用模块化传感器的构造用复合材料，其特征在于，上述FGB传感器埋设于上述构造用复合材料的应力集中部，并且上述薄膜部分地埋设于上述构造用复合材料的端部。
根据本发明，通过在光纤的端部安装连接器，在光纤的一部分上安装管和/或薄膜，可构成与单独光纤的情况相比具有高视觉辨认性且极易使用的探伤用模块化传感器。而且，由于埋设有本发明的探伤用模块化传感器的上述FGB传感器的构造用复合材料的损伤能高精度地被探测，所以可采用充分发挥复合材料特性(重量轻·强度高)的“损伤容许设计”。其结果是，能实现构造物的极其显著的轻量化。
图1是用于说明组入本发明第一实施例的探伤用模块化传感器的探伤系统的功能构成的方框图。
图2是表示在飞机主翼用的复合材料中埋入本发明第一实施例的探伤用模块化传感器的状态的立体图。
图3是本发明第一实施例的探伤用模块化传感器的概念图。
图4是用于说明制造本发明第一实施例的探伤用模块化传感器的方法的说明图。
图5是表示将本发明第一实施例的探伤用模块化传感器的聚酰亚胺薄膜配置于复合材料端部的状态的图，(a)是其俯视图，(b)是其侧视图。
图6是本发明第二实施例的探伤用模块化传感器的概念图。
图7是用于说明本发明第二实施例的探伤用模块化传感器的制造方法的说明图。
图8是本发明第三实施例的探伤用模块化传感器的概念图。
图中4 FBG传感器 10 探伤用模块化传感器19A 探伤用模块化传感器 11 光纤12 连接器 13 聚酰亚胺薄膜14 加强管 15 聚酰亚胺管15a 端部 20 玻璃毛细管(管状部件)
21 扩大开口部22 扩大开口部23 最小径部 100 飞机主翼用复合材料(构造用复合材料)具体实施方式
下面将使用附图来详细说明本发明的实施例。
第一实施例首先，用图1-图5来说明本发明的第一实施例。再有，在本实施例中，说明了将探伤用模块化传感器应用于探测用铆钉130来连接外板110和帽形截面型纵梁120的飞机主翼用复合材料100(参照图2)的损伤的“探伤系统”中的实例。
首先，用图1及图2来说明探伤系统1的构成。
如图1及图2所示，探伤系统1的构成如下，具备在复合材料100的面部上粘贴的多个压电驱动器2、施加电压并驱动各压电驱动器2的振动产生装置3、埋设于复合材料100中的多个FBG传感器4、检测从各FBG传感器4所得的反射光的特性变化的反射光波长检测装置5以及从各压电驱动器2及反射光波长检测装置5的输出来判断有无损伤的检测处理装置6等。如图1所示，探伤系统1中组入由FBG传感器4等构成的探伤用模块化传感器10。将在后面对该探伤用模块化传感器10进行详细描述。
将各压电驱动器2如图2所示粘贴于应进行复合材料100探伤的地点附近的面部，并将其如图1所示通过配线7与振动产生装置3电连接。各压电驱动器2具有一旦从外部施加驱动电压就在其厚度方向上产生厚度变化的特性。
振动产生装置3具有以下功能，即通过对由检测处理装置6所特定的压电驱动器2施加驱动用脉冲电压来驱动特定的压电驱动器2，对复合材料100施加瞬间振动。
FBG传感器4设于构成探伤用模块化传感器10的光纤11(参照图2)中，并由芯部及设于该芯部中的光栅部(使芯部的折射率周期性变化的部分)构成。FBG传感器4的光栅部只选择反射特定波长(布拉格波长)的光。如图1所示，FBG传感器4通过连接器12及配线8连接到反射光波长检测装置5上。
如果向FBG传感器4施加振动等，则由FBG传感器的变形来转变布拉格波长。例如，如果振动从振动源良好地传递到FBG传感器4，则FBG传感器4变形大，布拉格波长的变化量变大。一方面，在由于损伤等振动不能从振动源良好地传递到FBG传感器4的情况下，FBG传感器4变形小，布拉格波长的变化量变小。利用该特性，可以检测复合材料100的损伤。
反射光波长检测装置5在从规定光源向FBG传感器4的芯部照射照射光的同时，检测由FBG传感器4所反射的反射光的规定波长波段的光强分布，算出反射光的变化量。将用反射光波长检测装置5算出的反射光的变化量输出到检测处理装置6并用于损伤的检测。
检测处理装置6具备根据规定程序进行计算的CPU、存储用于进行各种处理及控制的程序的ROM、成为在各种处理中临时存储数据等的操作区域的RAM、用图像来显示检测结果的监视器以及进行上述各构成间的各种指令或数据传输的数据总线等。
检测处理装置6的CPU通过执行ROM中所存储的规定程序来控制振动产生装置3，驱动粘贴到复合材料100上的特定的压电驱动器2以对复合材料100施加振动。此外，检测处理装置6的CPU通过执行ROM中所存储的规定程序来控制反射光波长检测装置5，根据由FBG探测器所检测的反射光的变化量来探测复合材料100中是否发生损伤。
接着，用图2及图3来说明本实施例的探伤用模块化传感器10的构成。
如图2及图3所示，探伤用模块化传感器10的构成如下，具备设有两个FBG传感器4的光纤11、在光纤11的端部安装的连接器12以及固定于靠近光纤11的FBG传感器4的部分上的聚酰亚胺薄膜13等。
光纤11由具有芯部及光栅部的玻璃纤维及覆盖该玻璃纤维的耐热覆盖层构成。在本实施例中，在采用了外径为52μm(光栅线径40μm)的细径光纤11的同时，采用聚酰亚胺树脂层来作为耐热覆盖层。通过连接器12及配线8将反射光检测装置5(参照图1)连接到光纤11上。
连接器12连接与反射光检测装置5连接的配线8和光纤11，同时，实现了提高探伤用模块化传感器10的视觉辨认性及使探伤用模块易于使用的功能。在本实施例中，采用重量极轻、具有耐热性并具有对应于光纤11的线径的大小(外径1.25mm、内径40μm)的氧化锆制环圈来作为连接器12。由于连接器12由能承受复合材料100的硬化成形时的加热的耐热性材料构成，所以在可埋入构成复合材料100的层压材料或纤维织物中，同时具有在硬化成形时的高温·高压负荷后也不产生问题地发挥功能的特性。
再有，在本实施例中，由于采用细径(外径52μm)的光纤11，所以如果在光纤11和连接器12的结合部上光纤11产生应力集中，则光纤11有折坏的可能。因此，如图3所示，光纤11和连接器12的结合部上安装有外径为0.9mm的加强管(聚酰亚胺管)14。
如图3所示，聚酰亚胺薄膜13呈从其中央部到与光纤11的边界部宽度逐渐减小地形成的六角形形状，实现了在提高探伤用模块化传感器10的视觉辨认性的同时使探伤用模块化传感器10易于使用的功能。而且，将聚酰亚胺薄膜13配置于相对FBG传感器4有一定距离的位置上。因此，根据聚酰亚胺薄膜13的位置能够易于把握从外部难以把握的FBG传感器4的位置。
此外，由于聚酰亚胺薄膜13具有能承受复合材料100的硬化成形时的加热的耐热性，所以可埋入构成复合材料100的层压材料和纤维织物中。可根据埋设有探伤用模块化传感器10的构造用复合材料的大小来适宜地设定聚酰亚胺薄膜13的面积。而且，可根据埋设有探伤用模块化传感器10的复合材料100的端部个数来适宜地确定聚酰亚胺薄膜13的个数。
接着，用图4来说明本实施例的探伤用模块化传感器10的制造方法。
首先，准备外径为52μm的光纤11及厚度约为25μm且带粘接剂的两个一组的聚酰亚胺薄膜13，通过将这两个聚酰亚胺薄膜13挟持光纤11地配置并粘合，将聚酰亚胺薄膜13安装到光纤11上(薄膜安装工序)。其次，切除聚酰亚胺薄膜13的端部，使聚酰亚胺薄膜13的平面形状成为图4(a)所示的六角形形状(薄膜形状调整工序)。
接着，如图4所示，在将光纤11的前端部分(离前端规定长度的部分)用规定长度的加强管14覆盖以进行保护后，将连接器12用粘接剂固定于光纤11的前端(连接器安装工序)。在连接器安装工序中，通过使光纤11的轴和连接器12的轴一致，抑制连接器12中的光损失。通过以上各工序可得到探伤用模块化传感器10。
其次，用图2及图5来说明在飞机主翼用的复合材料100中埋入探伤用模块化传感器10时的顺序。
如图2所示，飞机主翼用的复合材料100是用铆钉130连接外板110和纵梁120的物体，在本实施例中，在易产生损伤的外板110和纵梁120的结合面附近埋入探伤用模块化传感器10。
说明在外板110的结合面附近埋入探伤用模块化传感器10时的顺序。在多层层积层压材料(厚度约125μm)来形成外板110的情况下，在将探伤用模块化传感器10的光纤11(包含FBG传感器4)和聚酰亚胺薄膜13的一部分夹入到层压材料之间后进行加热·加压以进行外板110的硬化成形。一方面，在采用RTM(树脂传递模塑)法来成形外板110的情况下，将探伤用模块化传感器10的光纤11(包含FBG传感器4)和聚酰亚胺薄膜13的一部分埋入外板成形用纤维织物，使该纤维织物浸渍树脂且进行加热·加压以进行外板110的硬化成形。
当在纵梁120的结合面附近埋入探伤用模块化传感器10时，可采用与上述相同的顺序。在多层层积层压材料来成形纵梁120的情况下，在将探伤用模块化传感器10的光纤11和聚酰亚胺薄膜13的一部分夹入到层压材料之间后进行加热·加压以进行纵梁120的硬化成形。一方面，在采用RTM法以成型纵梁120的情况下，将探伤用模块化传感器10的光纤11和聚酰亚胺薄膜13的一部分埋入纵梁成形用纤维织物，并使该纤维织物浸渍树脂且进行加热·加压以进行纵梁120的硬化成形。
而且，如图2及图5所示，当在外板110或纵梁120中埋入探伤用模块化传感器10时，将聚酰亚胺薄膜13的中央部(较宽部)配置于外板110或纵梁120的端部。由于聚酰亚胺薄膜13的中央部的宽度大且具有高强度及刚性，所以通过将该中央部配置于外板110或纵梁120的端部，细径光纤11在复合材料端部不急剧弯曲，从而可阻止应力集中。
由于以上说明的实施例的探伤用模块化传感器10的构成是在将连接器12安装于光纤11的端部的同时将聚酰亚胺薄膜13部分地固定于光纤11上，所以与单独光纤11的情况相比有高视觉辨认性和极易使用的优点。而且，在将探伤用模块化传感器10埋入复合材料100时，通过将聚酰亚胺薄膜13配置于外板110的端部或纵梁120的端部，阻止了光纤11的应力集中，从而可防止光纤11的折坏。
而且，在以上说明的实施例的探伤用模块化传感器10中，由于FBG传感器4和聚酰亚胺薄膜13之间的距离一定，所以可容易地根据聚酰亚胺薄膜13的位置来把握FBG传感器4的位置。其结果是，由于可将FBG传感器4配置于精确的位置，所以可提高探伤精度。
此外，由于构成以上说明的实施例的探伤用模块化传感器10的聚酰亚胺薄膜13具有耐热性，所以可在埋入该聚酰亚胺薄膜13的一部分的状态下进行复合材料100(外板110及纵梁120)的加热成形。
再有，构成以上说明的实施例的探伤用模块化传感器10的聚酰亚胺薄膜13如下形成，即从其中央部到与光纤11边界部宽度逐渐减小(从与光纤11的边界部到中央部宽度逐渐增大)，且其构成为中央部具有最高强度及刚性。因此，在将探伤用模块化传感器10埋入复合材料100时，通过将聚酰亚胺薄膜13的中央部配置于外板110的端部或纵梁120的端部，所以可有效防止光纤11的折坏。而且，由于聚酰亚胺薄膜13为从其中央部到与光纤11的边界部宽度逐渐减小地形成，所以随着从其中央部向与光纤11的边界部接近刚性逐渐降低、变得易于弯曲，故而埋入复合材料100时的自由度变高。
而且，在以上说明的实施例的探伤用模块化传感器10中，由于采用了细径的光纤11，光纤11的外径尺寸(52μm)被设定成小于一片层压材料的厚度尺寸(约125μm)，所以可防止在已埋入探伤用模块化传感器10的状态下的复合材料100的强度下降。
此外，在以上说明的实施例的探伤用模块化传感器10中，由于光纤11和连接器12的结合部由加强管14进行加强，所以可阻止在将连接器12连接到规定的适配器上时光纤11的应力集中，从而可抑制或防止光纤11的折坏。
再有，在以上说明的实施例的探伤用模块化传感器10中，由于连接器12由具有耐热性的材料构成，所以可在将探伤用模块化传感器10埋入复合材料100的状态下进行加热成形。此外，由于连接器12极轻量且小型，所以可防止由连接器12的自重所引起的光纤11的折坏。
而且，以上说明的实施例的复合材料100由于埋设有探伤用模块化传感器10的FBG传感器4，所以通过采用含有该FBG传感器4的探伤系统1可高精度地探测其损伤。因此，如果采用本实施例的复合材料100，则由于充分发挥复合材料特性(重量轻·强度高)的“损伤容许设计”成为可能，所以可实现构造物(飞机主翼)的极其显著的轻量化。
再有，在本实施例中，虽然表示了将聚酰亚胺薄膜13的平面形状设定为六角形形状的实例，但是也可采用从薄膜中央部到与光纤11的边界部宽度逐渐减小的其它形状(例如菱形等)。
第二实施例其次，用图6及图7来说明本发明第二实施例。
本实施例的探伤用模块化传感器10A将第一实施例的探伤用模块化传感器10的聚酰亚胺薄膜13替换为聚酰亚胺管15，其它构成与第一实施例实质相同。因此，只说明替换的构成，对于与第一实施例重复的构成，将标以与第一实施例相同的标记。而且，由于组入有本实施例的探伤用模块化传感器10A的探伤系统与第一实施例中说明的探伤系统1实质相同，所以省略说明。
如图6所示，本实施例的探伤用模块化传感器10A如下构成，即具备设有FBG传感器4的光纤11、安装于光纤11端部的连接器12以及部分地覆盖光纤11的聚酰亚胺管15等。
如图7所示，聚酰亚胺管15具有比光纤11的外径(52μm)大的外径(约100μm)，实现了提高探伤用模块化传感器10A的视觉辨认性且使探伤用模块化传感器10A易于使用的功能。而且，由于聚酰亚胺管15具有比光纤11的外径(52μm)大的内径(约80μm)，所以可将光纤11插入其内部并使光纤移动。换言之，聚酰亚胺管15相对于光纤11自由相对移动。
此外，由于聚酰亚胺管15具有能承受复合材料100的硬化成形时的加热的耐热性，所以可埋入构成复合材料100的层压材料或纤维织物中。可根据光纤11的长度、埋设探伤用模块化传感器10A的构造用复合材料的大小·形状等来适宜地设定聚酰亚胺管15的长度。而且，可根据FBG传感器4的个数、埋设探伤用模块化传感器10A的复合材料的端部的个数来适宜地确定聚酰亚胺管15的个数。
接着，说明本实施例的探伤用模块化传感器10A的制造方法。
首先，准备外径为52μm的光纤11及外径为106μm、内径为80μm的聚酰亚胺管15。而且，如图7所示，准备在具有比聚酰亚胺管15的外径(106μm)大些的最小径部23的同时设有两端为扩大开口部21、22的中空部的玻璃毛细管20(管状部件)(管状部件准备工序)。玻璃毛细管20的最小径部23的尺寸比聚酰亚胺管15的外径(106μm)大，且被设定成可限制聚酰亚胺管15的径向移动的范围(例如，110μm-250μm)。而且，将玻璃毛细管20的扩大开口部21、22的尺寸设定为光纤11及聚酰亚胺管15易于插入的值(例如1mm)。
其次，如图7所示，通过将聚酰亚胺管15的一个端部15a插入到玻璃毛细管20的一个扩大开口部21且将该端部15a配置于最小径部23附近，来限制该端部15a的径向移动(管插入工序)。而且，在将光纤11插入到玻璃毛细管20的另一个扩大开口部22中的同时将光纤11插入到聚酰亚胺管15的端部15a(光纤插入工序)。之后，将玻璃毛细管20从聚酰亚胺管15侧拔出(管状部件取下工序)。被插入到聚酰亚胺管15中的光纤11在聚酰亚胺管15内部自由移动。
接着，如图6所示，在用规定长度的聚酰亚胺管14覆盖及保护光纤11的前端部分(离前端规定长度的部分)后，将连接器12用粘接剂固定于光纤11的前端(连接器安装工序)。在连接器安装工序中，使光纤11的轴和连接器12的轴一致，抑制连接器12中的光损失。通过完成以上各工序可得到探伤用模块化传感器10A。
由于以上说明的实施例的探伤用模块化传感器10A的构成是在将连接器12安装于光纤11端部的同时用聚酰亚胺管15部分地覆盖光纤11上，所以与单独光纤11的情况相比较具有高视觉辨认性和极易使用的优点。而且，在将探伤用模块化传感器10A埋入构造用复合材料时，通过将聚酰亚胺管15配置于构造用复合材料的端部，阻止光纤11的应力集中，从而可防止光纤11的折坏。
而且，在以上说明的实施例的探伤用模块化传感器10A中，由于做成聚酰亚胺管15相对光纤11自由地相对移动，所以可与构造用复合材料端部的位置一致地移动聚酰亚胺管15。因此，本实施例的探伤用模块化传感器10A可适用于各种形状的构造用复合材料。
此外，由于构成以上说明的实施例的探伤用模块化传感器10A的聚酰亚胺管15具有耐热性，所以可在埋入该聚酰亚胺管15的一部分的状态下进行复合材料的加热成形。
再有，在以上说明的实施例的探伤用模块化传感器10A的制造方法中，由于采用了具有易于插入聚酰亚胺管15和光纤11的扩大开口部21、22且限制聚酰亚胺管15的端部15a的径向上的移动的特定的管状部件(玻璃毛细管20)，所以可容易地将光纤11插入到聚酰亚胺管15中。因此，可在短时间内效率良好地制造探伤用模块化传感器10A。
再有，在以上实施例中，虽然表示了将聚酰亚胺薄膜13安装到光纤11上的实例及将聚酰亚胺管15安装到光纤11上的实例，但是如图8所示，可将聚酰亚胺薄膜13及聚酰亚胺管15双方安装到光纤11上以构成探伤用模块化传感器(第三实施例)。
而且，在以上实施例中，虽然表示了采用细径(外径为52μm)光纤的实例，但也可采用普通直径(外径为125μm-145μm)的光纤。此外，通过将细径光纤和通常直径的光纤连接也可些许提高视觉辨认性，从而易于使用。
此外，在以上实施例中，虽然表示了采用聚酰亚胺制的管及薄膜来作为构成探伤用模块化传感器的管及薄膜的实例，但是也可采用由其它耐热性材料构成的管及薄膜。
此外，在以上实施例中，虽然表示了用由外板110及帽形截面纵梁120构成的飞机用复合材料100来作为构造用复合材料的实例，但当然也可在其它的构造用复合材料中使用本发明。
权利要求
1.一种探伤用模块化传感器，其特征在于，具备具有FBG传感器的光纤；安装于所述光纤的端部的连接器；以及部分地覆盖所述光纤的管。
2.根据权利要求1所述的探伤用模块化传感器，其特征在于，所述管相对于所述光纤自由相对移动。
3.根据权利要求1或2所述的探伤用模块化传感器，其特征在于，所述管由具有耐热性的材料构成。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的探伤用模块化传感器，其特征在于，具有部分地固定于所述光纤上的薄膜。
5.一种探伤用模块化传感器，其特征在于，具备具有FBG传感器的光纤；安装于所述光纤的端部的连接器；以及部分地固定于所述光纤上的薄膜。
6.根据权利要求5所述的探伤用模块化传感器，其特征在于，所述薄膜配置于从所述FBG传感器离开一定间隔的位置上。
7.根据权利要求5或6所述的探伤用模块化传感器，其特征在于，所述薄膜由具有耐热性的材料构成。
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的探伤用模块化传感器，其特征在于，如下形成所述薄膜从其中央部到与所述光纤的边界部宽度逐渐减小。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的探伤用模块化传感器，其特征在于，具有加强所述光纤和所述连接器的结合部的加强管。
10.一种探伤用模块化传感器的制造方法，用于制造权利要求1-4中任意一项所述的探伤用模块化传感器，其特征在于，具有管状部件准备工序，准备具有尺寸比所述管的外径大一点的最小径部并且设有两端做成扩大开口部的中空部的管状部件；管插入工序，将所述管的一端部插入到所述管状部件的一所述扩大开口部并将所述端部配置于所述最小径部附近以限制所述端部的径向移动；光纤插入工序，将所述光纤插入到所述管状部件的另一所述扩大开口部并且将所述光纤插入到所述管的所述端部；管状部件取下工序，将所述管状部件从所述管及所述光纤上取下；以及连接器安装工序，在所述光纤的端部安装所述连接器。
11.一种构造用复合材料，其特征在于埋设有权利要求1-9中任意一项所述的探伤用模块化传感器的所述FGB传感器。
12.一种构造用复合材料，其特征在于，埋设有权利要求1-4中任意一项所述的探伤用模块化传感器，所述FGB传感器在不被所述管覆盖的状态下埋设于所述构造用复合材料的应力集中部，并且所述管部分地埋设于所述构造用复合材料的端部。
13.一种构造用复合材料，其特征在于，埋设权利要求5-8中任意一项所述的探伤用模块化传感器，所述FGB传感器埋设于所述构造用复合材料的应力集中部并且所述薄膜部分地埋设于所述构造用复合材料的端部。
全文摘要
本发明提供具备探测复合材料损伤的光纤(FBG传感器)且具有高视觉辨认性而易于使用的探伤用模块化传感器及其制造方法。而且，本发明提供埋有上述探伤用模块化传感器的构造用复合材料。通过将连接器(12)安装于具有FBG传感器(4)的光纤(11)的端部及将薄膜(13)部分地固定于光纤(11)上来构成具有高视觉辨认性且易于使用的探伤用模块化传感器(10)。而且，将探伤用模块化传感器(10)的光纤(11)(包含FBG传感器(4))的露出部分经过构造用复合材料(100)的应力集中部地埋设，并将薄膜(13)使其一部分突出地埋设于构造用复合材料(100)的端部。
文档编号G01H11/08GK1789989SQ20051013430
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月14日 优先权日2004年12月15日
发明者荻巢敏充, 小岛正嗣 申请人:日立电线株式会社