光纖腐蝕傳感器概述

1、 討論內(nèi)容討論內(nèi)容存在問題及研究展望存在問題及研究展望光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器發(fā)展及應(yīng)用光纖腐蝕傳感器發(fā)展及應(yīng)用光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介 光纖腐蝕傳感器是在光纖傳感器的基礎(chǔ)上改進了光纖腐蝕傳感器是在光纖傳感器的基礎(chǔ)上改進了的用于采集和傳送腐蝕信息的新方法，主要用于的用于采集和傳送腐蝕信息的新方法，主要用于監(jiān)測由于腐蝕所造成的物體結(jié)構(gòu)位移、振動、應(yīng)監(jiān)測由于腐蝕所造成的物體結(jié)構(gòu)位移、振動、應(yīng)力、溫度、裂縫、濕度、疲勞和化學(xué)態(tài)等參量改力、溫度、裂縫、濕度、疲勞和化學(xué)態(tài)等參量改變，從而來反映或預(yù)測腐蝕的發(fā)生及腐蝕程度。變，從而

2、來反映或預(yù)測腐蝕的發(fā)生及腐蝕程度。 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介 光纖可以監(jiān)測的腐蝕材料主要是飛行器使光纖可以監(jiān)測的腐蝕材料主要是飛行器使用的鋁材料、混凝土使用的鋼筋和海洋環(huán)用的鋁材料、混凝土使用的鋼筋和海洋環(huán)境中的碳鋼等。境中的碳鋼等。 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器的優(yōu)點：光纖腐蝕傳感器的優(yōu)點：體積小、形狀靈活體積小、形狀靈活進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的多點監(jiān)控進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的多點監(jiān)控輕便簡潔、抗電磁干擾輕便簡潔、抗電磁干擾特別適合于隱蔽部位以及人無法看到和接觸到的特別適合于隱蔽部位以及人無法看到和接觸到的危險區(qū)域的腐蝕監(jiān)測危險區(qū)域的腐蝕監(jiān)測 發(fā)展及應(yīng)用發(fā)展及應(yīng)用 國際上第一次

3、應(yīng)用光纖國際上第一次應(yīng)用光纖傳感器進行腐蝕監(jiān)測的傳感器進行腐蝕監(jiān)測的是日本于是日本于19931993年在年在CalgaryCalgary城的城的Beddington TrailBeddington Trail橋橋上使用，為其他國家光上使用，為其他國家光纖腐蝕監(jiān)測的使用奠定纖腐蝕監(jiān)測的使用奠定了基礎(chǔ)了基礎(chǔ)。 發(fā)展及應(yīng)用發(fā)展及應(yīng)用 美國海軍表面武器中心在美國海軍表面武器中心在19951995年的年的ADAD報告中指出報告中指出，他們已將集成光纖傳感系統(tǒng)用于船舶行業(yè)的腐，他們已將集成光纖傳感系統(tǒng)用于船舶行業(yè)的腐蝕監(jiān)測。蝕監(jiān)測。 19971997年美國海軍部長代表公開宣布已將光纖腐蝕年美國海軍部長代表

4、公開宣布已將光纖腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于船載飛機和船殼的腐蝕監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于船載飛機和船殼的腐蝕監(jiān)控。 發(fā)展及應(yīng)用發(fā)展及應(yīng)用 美國海軍空軍武器中心在美國海軍空軍武器中心在20002000年的國際腐蝕會議上綜年的國際腐蝕會議上綜述了腐蝕監(jiān)測的現(xiàn)狀，并提出利用特種材料光纖對腐述了腐蝕監(jiān)測的現(xiàn)狀，并提出利用特種材料光纖對腐蝕進行監(jiān)測是武器裝備、船舶、飛機等行業(yè)保護材質(zhì)蝕進行監(jiān)測是武器裝備、船舶、飛機等行業(yè)保護材質(zhì)“健康健康”，延長使用壽命的基本診斷方式。，延長使用壽命的基本診斷方式。 發(fā)展及應(yīng)用發(fā)展及應(yīng)用國內(nèi)：國內(nèi)：u中船重工中船重工725725所：董颯英所：董颯英u天津大學(xué)：雒婭楠天津大學(xué)：雒婭楠u

5、重慶大學(xué)重慶大學(xué) 黎學(xué)明黎學(xué)明u南京航天航空大學(xué)：吳謹(jǐn)南京航天航空大學(xué)：吳謹(jǐn) 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介光光纖纖腐腐蝕蝕傳傳感感器器基于腐蝕環(huán)境參數(shù)監(jiān)測基于腐蝕環(huán)境參數(shù)監(jiān)測腐蝕保險絲腐蝕保險絲鐵銹顏色測量鐵銹顏色測量法布里法布里- -珀羅干涉儀珀羅干涉儀光纖光柵光纖光柵金屬敏感膜金屬敏感膜 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介 基于腐蝕環(huán)境參數(shù)監(jiān)測的光纖腐蝕傳感器基于腐蝕環(huán)境參數(shù)監(jiān)測的光纖腐蝕傳感器 氯離子濃度、濕度、氯離子濃度、濕度、pHpH值等值等 不能與鋼筋腐蝕建立單一的數(shù)學(xué)關(guān)系，必須綜合不能與鋼筋腐蝕建立單一的數(shù)學(xué)關(guān)系，必須綜合監(jiān)測鋼筋表面濕度、監(jiān)測鋼筋表面濕度、O2O2、C

6、O2CO2、氯離子濃度及、氯離子濃度及PHPH值值等參數(shù)的變化，建立專家系統(tǒng)，才能比較合理地等參數(shù)的變化，建立專家系統(tǒng)，才能比較合理地判斷鋼筋腐蝕情況。判斷鋼筋腐蝕情況。 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介腐蝕保險絲腐蝕保險絲微彎效應(yīng)微彎效應(yīng)不能不能連續(xù)連續(xù)反映腐蝕過程。反映腐蝕過程。 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介鐵銹顏色測量鐵銹顏色測量 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介缺點：缺點： 監(jiān)測鋼筋腐蝕程度不連續(xù)監(jiān)測鋼筋腐蝕程度不連續(xù)，只能根據(jù)預(yù)先設(shè)定的，只能根據(jù)預(yù)先設(shè)定的試劑監(jiān)測鐵銹是否生成，作閾值判斷，反應(yīng)早期腐試劑監(jiān)測鐵銹是否生成，作閾值判斷，反應(yīng)早期腐蝕。蝕。 測量結(jié)果不穩(wěn)定測

7、量結(jié)果不穩(wěn)定：鐵銹的成分并非只有：鐵銹的成分并非只有Fe2O3(Fe2O3(紅紅棕色棕色) )，還有，還有Fe3O4 (Fe3O4 (呈黑色或藍黑色呈黑色或藍黑色) )；光反射位；光反射位置置很難保證。很難保證。 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介法布里法布里-珀羅干涉儀珀羅干涉儀熱枕效應(yīng)熱枕效應(yīng)樹脂板厚度及彈性模量的選定影響測量樹脂板厚度及彈性模量的選定影響測量精度精度。 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介光纖光纖光柵光柵腐蝕傳感器腐蝕傳感器 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介光纖光柵腐蝕傳感器光纖光柵腐蝕傳感器直接直接測量測量光柵的有效極限拉應(yīng)變有限，限制了光柵的有效極限拉應(yīng)變有限，

8、限制了監(jiān)測范圍監(jiān)測范圍 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介金屬敏感膜金屬敏感膜鋁合金材料被廣泛用于飛機等設(shè)備。鋁合金材料被廣泛用于飛機等設(shè)備。M.W.WoodruffM.W.Woodruff等人早在上世紀(jì)九十年代早期就提等人早在上世紀(jì)九十年代早期就提出了在光纖上制作出了在光纖上制作AlAl金屬敏感膜來監(jiān)測金屬敏感膜來監(jiān)測AlAl的腐蝕的腐蝕狀況。狀況。 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介金屬敏感膜金屬敏感膜AlAl膜膜 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介Fe-CFe-C合金膜光纖腐蝕傳感器相對合金膜光纖腐蝕傳感器相對AlAl膜腐蝕傳感器膜腐蝕傳感器有

9、著更廣泛的應(yīng)用前景。如今普遍應(yīng)用的鋼筋混有著更廣泛的應(yīng)用前景。如今普遍應(yīng)用的鋼筋混凝土中的鋼筋，大量埋地金屬管道等等，其原始凝土中的鋼筋，大量埋地金屬管道等等，其原始材料都是材料都是Fe-CFe-C合金。由于鋼筋通常是埋入混凝土合金。由于鋼筋通常是埋入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，難以直接接觸，所以相對傳統(tǒng)監(jiān)測方結(jié)構(gòu)內(nèi)部，難以直接接觸，所以相對傳統(tǒng)監(jiān)測方法，這種光纖傳感方法顯得更有意義。法，這種光纖傳感方法顯得更有意義。金屬敏感膜金屬敏感膜Fe-CFe-C合金膜合金膜 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介 光纖腐蝕傳感器簡介光纖腐蝕傳感器簡介如何在光纖纖芯上制作出理想的金屬膜層如何在光纖纖芯上制作出理想的金屬膜層，使得它的腐蝕狀態(tài)完全能夠代表被測金，使得它的腐蝕狀態(tài)完全能夠代表被測金屬的腐蝕狀態(tài)。屬的腐蝕狀態(tài)。光纖腐蝕傳感器的埋入工藝問題。光纖腐蝕傳感器的埋入工藝問題。 存在問題及研究展望存在問題及研究展望 如何找出金屬腐蝕狀態(tài)與光纖輸出之間的定如何找出金屬腐蝕狀態(tài)與光纖輸出之間的定量、可靠的對應(yīng)關(guān)系。量、可靠的對應(yīng)關(guān)系。 傳感器的放置、抗干擾、埋置工藝等問題。傳感器