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嵌入式FBG傳感器對智能復合材料結構健康的監(jiān)測

光纖布拉格光柵（FBG）傳感器已經被認定為對許多智能結構和整體結構進行健康監(jiān)測的裝置之一。將這種傳感器嵌入先進的復合材料中，進行現(xiàn)場生產過程監(jiān)測和以后的結構健康監(jiān)測（SHM），這種做法引發(fā)了人們特別的興趣。毫無疑問，由于碳纖維和玻璃纖維復合材料在現(xiàn)實生活和工程應用中使用的日益增加，因此保持這些復合材料結構完整性的需求也增加了。

在公共交通中，針對空中巴士350 XBW和波音787結構部件的制造，復合材料取代傳統(tǒng)的鋁合金材料，使用比例超過50%。電動汽車已使用輕質碳纖維復合材料制作底盤，來克服因為電池增加的質量。由于高分子復合材料具有很高的特定剛度質量比和很好的阻尼特性，因此這些復合材料也用于增強和加強處于地震帶的民用混凝土建筑。在一些關鍵的工程零部件中，嵌入形狀記憶合金（SMA）導線的玻璃纖維復合材料用于微操作情況下的剛度和形狀控制。因此，為了保證結構的完整性和安全性，迫切需要開發(fā)更好的SHM技術。本文引入并討論了不同SHM下的FBG傳感器，并針對智能復合材料進行合理設計，使其具有傳感和驅動能力。

簡要總結了近期的FRP（纖維增強塑料）結構、與其相關的智能復合材料，以及FBG傳感器作為SHM裝置使用的相關研究。為了確保安全、避免任何致命意外事故，尋找合適方法對FRP相關結構進行實時結構健康檢測是絕對必要的。智能結構的開發(fā)是一個跨學科的研究領域。為了減少事故發(fā)生的風險，這些結構能夠實時感知任何即將發(fā)生的故障，并通過嵌入式執(zhí)行器向結構做出適當?shù)捻憫３鼺BG傳感器之外，許多其它類型的傳感器（如壓電傳感器、形狀記憶合金材料）也被認為是先進復合材料和金屬材料進行SHM的理想裝置。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2014年第13期

作者：K.-T.Lau

編譯：王欣欣