檢測鋁材腐蝕的柵區(qū)直接鍍膜型fbg傳感器及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢測鋁材腐蝕的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器及方法，包括光纖、鋁合金膜、數(shù)據(jù)采集儀，其特征是：所述光纖外部鍍有鋁合金膜，所述光纖與數(shù)據(jù)采集儀連接，所述光纖為光纖布拉格光柵光纖，所述鋁合金膜與光纖布拉格光柵光纖中光柵的位置相對應(yīng)，且鋁合金膜的長度大于光纖布拉格光柵光纖中光柵的長度，所述數(shù)據(jù)采集儀為FBG傳感器數(shù)據(jù)采集儀，所述鋁合金膜為LC4CS鋁合金膜，且LC4CS鋁合金膜的厚度大于10微米，本發(fā)明通過在FBG光纖柵區(qū)直接鍍膜，實現(xiàn)對飛機(jī)特定材料的腐蝕監(jiān)測，避免人工檢查的不確定性和誤差，達(dá)到提高飛機(jī)的使用可靠性的目的。
【專利說明】
檢測鋁材腐蝕的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器及方法
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種鋁材腐蝕檢測裝置，特別是涉及一種檢測鋁材腐蝕的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器及方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
目前飛機(jī)中關(guān)鍵承力結(jié)構(gòu)為金屬材料，且大部分結(jié)構(gòu)為鋁合金。飛機(jī)在使用中范圍、區(qū)域廣，包括地面停放、中低空飛行和高空飛行等，在地面停放和中低空飛行時，大氣污染嚴(yán)重，空氣中的水分、硫化物和其他鹽類都將對金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕，尤其是鋁合金結(jié)構(gòu)，如果是因為高應(yīng)力的作用或其他原因?qū)е路雷o(hù)層出現(xiàn)裂紋，使腐蝕環(huán)境與鋁合金材料直接接觸，則腐蝕加劇，特別是對晶間腐蝕敏感的LC4CS型材。在極端情況下結(jié)構(gòu)防護(hù)系統(tǒng)不完善，密封與排水性能不好，造成結(jié)構(gòu)局部長期積水，會進(jìn)一步加速腐蝕，以至于發(fā)生一些突發(fā)性事故。當(dāng)前在機(jī)務(wù)工作中對飛機(jī)腐蝕檢查、控制的一般是靠地勤人員，它具有簡單、直接的優(yōu)點(diǎn)，但隨著飛機(jī)結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜、很多部位可達(dá)性不好，且表面有漆層等覆蓋，靠人工來檢查具有很強(qiáng)的不確定性，且人工檢查必然會伴隨著因知識能力不足造成的失誤和人為的各種誤差。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
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本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，通過在FBG光纖柵區(qū)直接鍍膜，實現(xiàn)對飛機(jī)特定材料的腐蝕監(jiān)測，避免人工檢查的不確定性和誤差，提高飛機(jī)的使用可靠性的檢測鋁材腐蝕的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器及方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種檢測鋁材腐蝕的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器，包括光纖、鋁合金膜、數(shù)據(jù)采集儀，所述光纖外部鍍有鋁合金膜，所述光纖與數(shù)據(jù)采集儀連接，所述光纖為光纖布拉格光柵光纖，所述鋁合金膜與光纖布拉格光柵光纖中光柵的位置相對應(yīng)，且鋁合金膜的長度大于光纖布拉格光柵光纖中光柵的長度。
[0005]所述數(shù)據(jù)采集儀為FBG傳感器數(shù)據(jù)采集儀，所述鋁合金膜為LC4CS鋁合金膜，且LC4CS鋁合金膜的厚度大于10微米。所述數(shù)據(jù)采集儀與數(shù)據(jù)分析處理裝置連接。
[0006]一種檢測鋁材腐蝕的方法，把權(quán)利要求1-3任一項中所述的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器隨被監(jiān)測鋁材或被監(jiān)測鋁材構(gòu)成的結(jié)構(gòu)件一起固定使用，鋁合金膜在銹蝕作用下產(chǎn)生剝離或點(diǎn)蝕，利用鋁合金的熱膨脹系數(shù)大于光纖的熱膨脹系數(shù)，和鍍膜時的高溫與成膜后低溫的變換，實現(xiàn)常溫中鋁合金膜對FBG光纖光柵的預(yù)壓應(yīng)力，隨著鋁合金膜表面層的材料逐漸減少，鋁合金膜和厚度減小，其對光柵產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力也隨之減小，使其光柵的中心波長發(fā)生偏移，F(xiàn)BG傳感器數(shù)據(jù)采集儀把偏移量傳輸給數(shù)據(jù)分析處理裝置處理，消除溫度的影響，實現(xiàn)對鋁材腐蝕的監(jiān)控。
[0007]所述鋁材為LC4CS鋁材，所述消除溫度的影響通過采用光纖光柵溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽崿F(xiàn)。所述改變柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器中鋁合金膜的厚度，調(diào)節(jié)柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器對腐蝕的靈敏度。
[0008]所述鋁合金膜的厚度較大時，柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器對腐蝕的靈敏度較低；所述鋁合金膜的厚度較小時，柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器對腐蝕的靈敏度較高。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明通過在FBG光纖柵區(qū)直接鍍膜，實現(xiàn)對飛機(jī)特定材料的腐蝕監(jiān)測，避免人工檢查的不確定性和誤差，達(dá)到提高飛機(jī)的使用可靠性的目的。
[0010]2、本發(fā)明在鍍膜時改變柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器中鋁合金膜的厚度，調(diào)節(jié)柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器對腐蝕的靈敏度，便于達(dá)到合適檢測腐蝕靈敏度。
[0011]3、本發(fā)明采用光纖布拉格光柵光纖，用光纖傳輸代替電線傳輸，速度快，準(zhǔn)確度高，解決了信號傳輸過程中的損耗和容易受電磁噪聲的干擾的問題。
[0012]4、本發(fā)明利用鋁合金的熱膨脹系數(shù)大于光纖的熱膨脹系數(shù)，和鍍膜時的高溫與成膜后低溫的變換，實現(xiàn)常溫中鋁合金膜對FBG光纖光柵的預(yù)壓應(yīng)力，再利用光纖布拉格光柵光纖對應(yīng)變力的檢測特性，實現(xiàn)了對鋁材腐蝕的檢測。
[0013]【附圖說明】:
圖1為檢測鋁材腐蝕的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為檢測鋁材腐蝕的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為檢測鋁材腐蝕的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器的鍍膜步驟。
[0016]【具體實施方式】:
實施例:參見圖1、圖2、圖3，圖中，1-光纖、2-鋁合金膜、3-光柵、4-纖芯、5-數(shù)據(jù)采集儀、6-數(shù)據(jù)分析處理裝置。
[0017]檢測鋁材腐蝕的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器:包括光纖1、鋁合金膜2、數(shù)據(jù)采集儀5，光纖I外部鍍有鋁合金膜2，光纖I與數(shù)據(jù)采集儀5連接，光纖I為光纖布拉格光柵光纖，鋁合金膜2與光纖布拉格光柵光纖中光柵3的位置相對應(yīng)，且鋁合金膜2的長度大于光纖布拉格光柵光纖中光柵3的長度。
[0018]數(shù)據(jù)采集儀5為FBG傳感器數(shù)據(jù)采集儀，鋁合金膜2為LC4CS鋁合金膜，且LC4CS鋁合金膜的厚度大于10微米。數(shù)據(jù)采集儀5與數(shù)據(jù)分析處理裝置6連接。
[0019]檢測鋁材腐蝕的方法，把權(quán)利要求1-3任一項中所述的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器隨被監(jiān)測鋁材或被監(jiān)測鋁材構(gòu)成的結(jié)構(gòu)件一起固定使用，鋁合金膜2在銹蝕作用下產(chǎn)生剝離或點(diǎn)蝕，利用鋁合金的熱膨脹系數(shù)大于光纖I的熱膨脹系數(shù)，和鍍膜時的高溫與成膜后低溫的變換，實現(xiàn)常溫中鋁合金膜2對FBG光纖光柵3的預(yù)壓應(yīng)力，隨著鋁合金膜2表面層的材料逐漸減少，鋁合金膜2的厚度減小，其對光柵3產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力也隨之減小，使其光柵2的中心波長發(fā)生偏移，F(xiàn)BG傳感器數(shù)據(jù)采集儀把偏移量傳輸給數(shù)據(jù)分析處理裝置6處理，消除溫度的影響，實現(xiàn)對鋁材腐蝕的監(jiān)控。
[0020]鋁材為LC4CS鋁材，消除溫度的影響通過采用光纖光柵溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽崿F(xiàn)。改變柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器中鋁合金膜2的厚度，調(diào)節(jié)柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器對腐蝕的靈敏度。
[0021]鋁合金膜2的厚度較大時，柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器對腐蝕的靈敏度較低；鋁合金膜2的厚度較小時，柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器對腐蝕的靈敏度較高。
[0022]光纖布拉格光柵光纖鍛膜過程:
對光纖布拉格光柵光纖表面進(jìn)行預(yù)處理，保證膜層的完整、均勻，利用機(jī)械外力除去光纖布拉格光柵處起保護(hù)作用的涂覆層，長度約為2 cm?3 cm，用浸有酒精的無塵紙擦拭數(shù)次，去除表面的雜質(zhì)與油脂，保持處理后的光纖表面干凈無雜質(zhì)、干燥，采用磁偏轉(zhuǎn)式電子束真空鍍膜機(jī)進(jìn)行鍍鋁合金膜2，鍍鋁合金膜2前將不需要鍍鋁合金膜2的地方用錫紙包裹，起隔離作用，將預(yù)處理后的光纖布拉格光柵光纖整齊地固定在專用的樣品架上，用蓋板保護(hù)光纖布拉格光柵光纖的尾纖，使光纖布拉格光柵光纖中去涂覆層的部分位于懸空狀態(tài)，鍍膜三小時，鍍好鋁合金膜2的光纖布拉格光柵光纖由于溫度較高，外部有金屬束縛，其脆性會增加，易折斷，應(yīng)當(dāng)小心去除錫紙。
[0023]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種檢測鋁材腐蝕的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器，包括光纖、鋁合金膜、數(shù)據(jù)采集儀，其特征是:所述光纖外部鍍有鋁合金膜，所述光纖與數(shù)據(jù)采集儀連接，所述光纖為光纖布拉格光柵光纖，所述鋁合金膜與光纖布拉格光柵光纖中光柵的位置相對應(yīng)，且鋁合金膜的長度大于光纖布拉格光柵光纖中光柵的長度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測鋁材腐蝕的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器，其特征是:所述數(shù)據(jù)采集儀為FBG傳感器數(shù)據(jù)采集儀，所述鋁合金膜為LC4CS鋁合金膜，且LC4CS鋁合金膜的厚度大于10微米。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測鋁材腐蝕的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器及方法，其特征是:所述數(shù)據(jù)采集儀與數(shù)據(jù)分析處理裝置連接。4.一種檢測鋁材腐蝕的方法，其特征是:把權(quán)利要求1-3任一項中所述的柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器隨被監(jiān)測鋁材或被監(jiān)測鋁材構(gòu)成的結(jié)構(gòu)件一起固定使用，鋁合金膜在銹蝕作用下產(chǎn)生剝離或點(diǎn)蝕，利用鋁合金的熱膨脹系數(shù)大于光纖的熱膨脹系數(shù)，和鍍膜時的高溫與成膜后低溫的變換，實現(xiàn)常溫中鋁合金膜對FBG光纖光柵的預(yù)壓應(yīng)力，隨著鋁合金膜表面層的材料逐漸減少，鋁合金膜和厚度減小，其對光柵產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力也隨之減小，使其光柵的中心波長發(fā)生偏移，F(xiàn)BG傳感器數(shù)據(jù)采集儀把偏移量傳輸給數(shù)據(jù)分析處理裝置處理，消除溫度的影響，實現(xiàn)對鋁材腐蝕的監(jiān)控。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢測鋁材腐蝕的方法，其特征是:所述鋁材為LC4CS鋁材，所述消除溫度的影響通過采用光纖光柵溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽崿F(xiàn)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢測鋁材腐蝕的方法，其特征是:所述柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器中鋁合金膜厚度的調(diào)節(jié)，改變柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器對腐蝕的靈敏度。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測鋁材腐蝕的方法，其特征是:所述鋁合金膜的厚度較大時，柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器對腐蝕的靈敏度較低；所述鋁合金膜的厚度較小時，柵區(qū)直接鍍膜型FBG傳感器對腐蝕的靈敏度較高。
【文檔編號】G01N21/00GK105987876SQ201510061460
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月6日
【發(fā)明人】高濤, 陳璞, 韓梅, 郭輝, 楊鈺, 畢大園
【申請人】中國人民解放軍空軍第航空學(xué)院, 中國人民解放軍空軍第一航空學(xué)院