欧盟研制出最新光纤传感器系统 可完全嵌入纤维增强复合材料

据外媒报道，能够自发并持续进行结构健康监测的智能复合材料，越来越接近现实。近日，欧盟资助的一个名叫“智能纤维”(SmartFiber)的研究项目，研制出首个完整的、小型化的光纤传感器系统，可以完全嵌入纤维增强复合材料中。

这个项目利用RFID无线通讯，将数据传输到光纤传感器网络。这些光纤传感器网络嵌入在纤维增强复合材料中。这个项目旨在开发一个足够小的结构健康监测系统——即毫米级，可嵌入到制造飞机、卫星、桥梁、石油和天然气井、风力涡轮叶片、船体和螺旋桨的复合材料中去。目标是生成一个连续的复合材料结构数据，方便技术人员进行结构健康监测，决定什么时候需要维护，并预警可能的结构失效。

该研究团队开发了一个压力传感器，包括嵌入式光纤传感器和嵌入式纤维信号应答机。通常的外部信号应答机，需要采用纤维连接嵌入式传感器。这个系统消除了潜在的脆弱的纤维隐患。该系统选用光纤布拉格光栅(FBG)传感器而非其他应变监测选择技术，如经典的电子应变仪，是因为FBG系统具备紧凑、轻质、抗电磁干扰(EMI)、高耐腐蚀、高温操作和多路技术能力的优点。这种光纤布拉格光栅(FBG)传感器有一个非常小的直径，在断裂时有极端的伸长率，为尽可能减少对复合材料强度的影响而专门设计。

智能纤维项目的主要目标之一就是开发出一个可以很容易地融入工作生产环境，同时降低成本的嵌入式传感器系统。该研究团队开发的自动光纤复合材料技术是用了硅基精密加工工艺，将传感器网络嵌入复合材料。该传感器系统的核心是光子集成电路。电路中排列波导光栅作为分光计，与纤光栅传感器的信号应答机精确连接。

参与智能纤维项目的单位包括：Imec；Optocap有限公司；Xenics；Fraunhofer IIS；FBGS国际；根特大学；以及Airborne国际。Xenics设计传感器系统、Optocap负责组装。Xenics提供二极管和光子系统读出集成电路，由Imec开发成硅光子集成电路。Fraunhofer IIS开发无线接口，同时提供电源和高速数据读出。FBGS国际开发的光纤传感器链。根特大学将传感器系统嵌入环氧基复合材料，使其对复合材料强度的影响降到最低。环氧覆盖的传感器系统，及其附属传感器然后由Airborne国际嵌入涡轮叶片。