【摘要】：人類(lèi)的繁榮與發(fā)展越來(lái)越離不開(kāi)各種豐富的海洋資源,而海洋資源的開(kāi)發(fā)離不開(kāi)各種裝備,如海洋平臺(tái)、限彎器、輸油管道等,這些裝備長(zhǎng)期處于惡劣環(huán)境中,須對(duì)其進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)。目前,光纖布拉格光柵(FBG)由于其尺寸小、精度高、花費(fèi)低、靈敏度高、可靠的耐久性、抗電磁干擾性等優(yōu)點(diǎn),是用于長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的最佳選擇,從而被廣泛應(yīng)用于工程監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中。但裸光纖光柵易斷裂,需對(duì)其進(jìn)行封裝保護(hù)才能在實(shí)際工程中應(yīng)用。據(jù)研究,FBG的封裝方式多種多樣,大多以金屬、碳纖維、膠黏劑等封裝為主,但此類(lèi)封裝的FBG傳感器長(zhǎng)期在極端環(huán)境中應(yīng)用,會(huì)出現(xiàn)封裝材料腐蝕、膠黏劑以及結(jié)構(gòu)失效等不同程度的損壞。因此需選取一種適合長(zhǎng)期在極端環(huán)境中應(yīng)用的封裝材料,使其封裝的FBG傳感器在惡劣環(huán)境中能長(zhǎng)期穩(wěn)定地提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。因聚氨酯優(yōu)異的綜合性能(如耐磨、耐腐蝕、質(zhì)輕、耐水解、花費(fèi)低等),本文選用聚氨酯彈性體作為封裝材料,對(duì)用其封裝的FBG傳感器進(jìn)行了以下研究:首先,設(shè)計(jì)了腔體為工字型的模具和封裝方法,用預(yù)聚物法制備聚氨酯彈性體(CPU),用手工澆注法對(duì)模具內(nèi)的FBG進(jìn)行封裝,制備應(yīng)變傳感器。通過(guò)對(duì)FBG傳感器進(jìn)行標(biāo)定、測(cè)定有效測(cè)量范圍、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用測(cè)試對(duì)CPU封裝制備的FBG應(yīng)變傳感器的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所制備的FBG應(yīng)變傳感器靈敏、線性度良好,有效測(cè)量范圍達(dá)到了14000με。此外,通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察CPU與光纖光柵結(jié)合界面,發(fā)現(xiàn)兩者界面結(jié)合沒(méi)有明顯的孔隙,且無(wú)相對(duì)滑移。其次,在封裝測(cè)試后發(fā)現(xiàn),上述封裝的FBG傳感器的靈敏度參數(shù)為0.835 pm/με,低于裸FBG的1.2 pm/με。為提高其靈敏度參數(shù),重新設(shè)計(jì)了模具腔體,由工字型改進(jìn)為兩端加厚的啞鈴狀。采用新的封裝方法制備FBG應(yīng)變傳感器,通過(guò)應(yīng)變標(biāo)定實(shí)驗(yàn),得出啞鈴狀的FBG傳感器靈敏度參數(shù)為0.926 pm/με,是工字型FBG傳感器的1.1倍。最后,為探究封裝材料對(duì)FBG傳感器性能的影響,本文采用不同彈性模量的CPU封裝FBG制備應(yīng)變傳感器。采用預(yù)聚體法制備出模量分別為10、500、1000 MPa的CPU,分別封裝出FBG_1、FBG_2、FBG_3傳感器。通過(guò)FBG傳感器的標(biāo)定試驗(yàn)、老化試驗(yàn)、有效測(cè)量范圍測(cè)試、聚氨酯固化對(duì)其性能進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)FBG_2傳感器的靈敏性、穩(wěn)定性、有效測(cè)量范圍、中心波長(zhǎng)漂移量在三者中最高,同時(shí)其有效測(cè)量范圍達(dá)到20086.433με,靈敏度是裸FBG的1.12倍。因此,建議在實(shí)際工程應(yīng)用中依據(jù)實(shí)際情況選用彈性模量為10~500 MPa的CPU封裝FBG傳感器。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP212;TQ334.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王偉;閔靜雯;張智嘉;;填料對(duì)抗空泡腐蝕聚氨酯彈性體的性能影響研究[J];全面腐蝕控制;2019年12期

2 張燁;馬俊輝;;聚氨酯彈性體色變因素分析及解決方法[J];上海塑料;2019年04期

3 張杰;李穎華;;我國(guó)聚氨酯行業(yè)彈性體市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀[J];聚氨酯工業(yè);2019年06期

4 ;我國(guó)聚氨酯彈性體行業(yè)市場(chǎng)快速成長(zhǎng)[J];環(huán)球聚氨酯;2019年07期

5 劉菁;李汾;;聚氨酯彈性體新進(jìn)展[J];化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料;2018年05期

6 肖永清;;聚氨酯彈性體及其應(yīng)用實(shí)例[J];乙醛醋酸化工;2018年09期

7 肖軍;;探析聚氨酯彈性體在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里的應(yīng)用潛力與市場(chǎng)前景[J];乙醛醋酸化工;2016年11期

8 彭威;王功海;葉世榮;薛志非;莫湘婧;;密封圈用聚氨酯彈性體的合成及其性能研究[J];聚氨酯工業(yè);2016年06期

9 肖軍;;探析聚氨酯彈性體在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里的應(yīng)用潛力與市場(chǎng)前景[J];環(huán)球聚氨酯;2016年10期

10 王逸峰;張彥華;譚海彥;顧繼友;;R值及多元醇分子量對(duì)聚氨酯彈性體性能的影響[J];西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué));2017年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 劉菁;李汾;;聚氨酯彈性體新進(jìn)展[A];中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)第19次年會(huì)論文集[C];2018年

2 郝敬穎;朱姝;李玉松;;改性聚酯多元醇在微孔聚氨酯彈性體鞋底中的應(yīng)用研究[A];中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)第十八次年會(huì)論文集[C];2016年

3 李汾;劉菁;;聚氨酯彈性體的新進(jìn)展[A];中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)第十八次年會(huì)論文集[C];2016年

4 惠冰;葉林;;耐熱聚氨酯彈性體的制備及熱穩(wěn)定機(jī)理研究[A];2016年全國(guó)高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)論文摘要集[C];2016年

5 王海利;方華高;丁運(yùn)生;;聚乳酸立構(gòu)復(fù)合作用調(diào)控聚氨酯彈性體力學(xué)性能研究[A];2016年全國(guó)高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)論文摘要集[C];2016年

6 李汾;劉菁;;聚氨酯彈性體的新進(jìn)展[A];中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)彈性體專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2015年年會(huì)論文集[C];2015年

7 張春錦;張佑濤;;我國(guó)澆注型聚氨酯彈性體設(shè)備的最新進(jìn)展[A];中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)彈性體專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2015年年會(huì)論文集[C];2015年

8 陳海良;劉兆陽(yáng);蔣東旭;;剛性聚氨酯彈性體的研究及應(yīng)用[A];中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)彈性體專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2015年年會(huì)論文集[C];2015年

9 王澤永;賈林才;;聚氨酯彈性體用催化劑的選擇[A];中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)彈性體專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2015年年會(huì)論文集[C];2015年

10 程國(guó)華;張均;房松;員榮平;姜志國(guó);;遇水膨脹聚氨酯彈性體的制備與膨脹性能研究[A];中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)彈性體專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2015年年會(huì)論文集[C];2015年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 耍旭祥 通訊員 張?jiān)票?新工藝聚氨酯彈性體抗“折騰”[N];中國(guó)化工報(bào);2014年

2 王文安;900噸聚氨酯彈性體材料生產(chǎn)線正在進(jìn)行設(shè)備安裝[N];晉中日?qǐng)?bào);2017年

3 云杰;新型聚氨酯彈性體市場(chǎng)前景佳[N];中國(guó)紡織報(bào);2001年

4 黃茂松　賈潤(rùn)萍;聚氨酯彈性體迎來(lái)春天[N];中國(guó)石化報(bào);2011年

5 王振鵬;提高生產(chǎn)技術(shù) 拓寬應(yīng)用領(lǐng)域[N];中國(guó)化工報(bào);2001年

6 劉君;聚氯乙烯微發(fā)泡管技術(shù)推出新型聚氨酯彈性體開(kāi)發(fā)成功[N];中國(guó)化工報(bào);2001年

7 記者栗金聲　通訊員李山晉　韓紅青;省化工研究院走出科技型企業(yè)路子[N];山西日?qǐng)?bào);2004年

8 林文;PU成為熱門(mén)材料[N];消費(fèi)日?qǐng)?bào);2003年

9 ;青島科技大學(xué)自主創(chuàng)新成果[N];中國(guó)化工報(bào);2007年

10 本報(bào)記者 王海濱;科研支撐生產(chǎn) 生產(chǎn)反哺科研[N];科技日?qǐng)?bào);2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 秦璇;基于分子組裝技術(shù)構(gòu)建的新型聚氨酯彈性體的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究[D];北京化工大學(xué);2018年

2 陳曉東;高性能澆注型聚氨酯彈性體性能與結(jié)構(gòu)形態(tài)相關(guān)關(guān)系的研究[D];華南理工大學(xué);2010年

3 薛啟超;聚氨酯彈性體鋼夾層板的力學(xué)性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

4 劉戈;利用非降解聚氨酯彈性體構(gòu)建組織工程彈性軟骨的初步研究[D];北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院;2015年

5 徐文總;疏水阻燃聚氨酯彈性體的制備與性能研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 賈麗芳;聚氨酯封裝FBG傳感器的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2019年

2 周陸陸;硅磷協(xié)同阻燃熱塑性聚氨酯彈性體研究[D];北京理工大學(xué);2017年

3 喬昭毓;粉煤灰表面改性及其在聚氨酯彈性體中的應(yīng)用[D];山西大學(xué);2019年

4 喬興年;聚氨酯彈性體涂層的制備及其抗空蝕性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2019年

5 王葦;用于橋梁伸縮縫的聚氨酯彈性體性能試驗(yàn)深化研究[D];中國(guó)鐵道科學(xué)研究院;2019年

6 劉曉文;阻尼聚氨酯彈性體的制備及性能研究[D];青島科技大學(xué);2019年

7 孫秀利;NDI體系微孔聚氨酯彈性體的制備及性能研究[D];青島科技大學(xué);2019年

8 楊真;有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體的制備和性能研究[D];山東大學(xué);2018年

9 項(xiàng)東;聚氨酯彈性體的制備及其微觀結(jié)構(gòu)與介電、機(jī)電性能關(guān)系的研究[D];北京石油化工學(xué)院;2018年

10 夏天琦;聚氨酯彈性體硬段結(jié)構(gòu)與隔振特性關(guān)系研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

，

本文編號(hào)：2711462