光纤腐蚀传感器概述

1、光纤腐蚀传感器概述第1页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 讨论内容存在问题及研究展望光纤腐蚀传感器简介光纤腐蚀传感器发展及应用光纤腐蚀传感器简介第2页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介光纤腐蚀传感器是在光纤传感器的基础上改进了的用于采集和传送腐蚀信息的新方法，主要用于监测由于腐蚀所造成的物体结构位移、振动、应力、温度、裂缝、湿度、疲劳和化学态等参量改变，从而来反映或预测腐蚀的发生及腐蚀程度。第3页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介光纤可以监测的腐蚀材料主要是飞行器使用的铝材料、混凝土使用

2、的钢筋和海洋环境中的碳钢等。第4页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介光纤腐蚀传感器的优点：体积小、形状灵活进行内部结构的多点监控轻便简洁、抗电磁干扰特别适合于隐蔽部位以及人无法看到和接触到的危险区域的腐蚀监测第5页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 发展及应用 国际上第一次应用光纤传感器进行腐蚀监测的是日本于1993年在Calgary城的Beddington Trail桥上使用，为其他国家光纤腐蚀监测的使用奠定了基础。第6页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 发展及应用美国海军表面武器中心在1995年的AD报

3、告中指出，他们已将集成光纤传感系统用于船舶行业的腐蚀监测。1997年美国海军部长代表公开宣布已将光纤腐蚀监控系统应用于船载飞机和船壳的腐蚀监控。第7页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 发展及应用美国海军空军武器中心在2000年的国际腐蚀会议上综述了腐蚀监测的现状，并提出利用特种材料光纤对腐蚀进行监测是武器装备、船舶、飞机等行业保护材质“健康”，延长使用寿命的基本诊断方式。第8页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 发展及应用国内：中船重工725所：董飒英天津大学：雒娅楠重庆大学 黎学明南京航天航空大学：吴谨第9页，共26页，2022年，5月20日，1

4、7点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介光纤腐蚀传感器基于腐蚀环境参数监测腐蚀保险丝铁锈颜色测量法布里-珀罗干涉仪光纤光栅金属敏感膜第10页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介 基于腐蚀环境参数监测的光纤腐蚀传感器 氯离子浓度、湿度、pH值等 不能与钢筋腐蚀建立单一的数学关系，必须综合监测钢筋表面湿度、O2、CO2、氯离子浓度及PH值等参数的变化，建立专家系统，才能比较合理地判断钢筋腐蚀情况。第11页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介腐蚀保险丝微弯效应不能连续反映腐蚀过程。第12页，共26页，2022年，5月20日

5、，17点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介铁锈颜色测量第13页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介缺点： 监测钢筋腐蚀程度不连续，只能根据预先设定的试剂监测铁锈是否生成，作阈值判断，反应早期腐蚀。 测量结果不稳定：铁锈的成分并非只有Fe2O3(红棕色)，还有Fe3O4 (呈黑色或蓝黑色)；光反射位置很难保证。第14页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介法布里-珀罗干涉仪热枕效应树脂板厚度及弹性模量的选定影响测量精度。第15页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介光纤光栅腐蚀传感

6、器第16页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介光纤光栅腐蚀传感器直接测量光栅的有效极限拉应变有限，限制了监测范围第17页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介金属敏感膜第18页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一铝合金材料被广泛用于飞机等设备。等人早在上世纪九十年代早期就提出了在光纤上制作Al金属敏感膜来监测Al的腐蚀状况。 光纤腐蚀传感器简介金属敏感膜Al膜第19页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介第20页，共26页，2022年，5月20日，17点56分

7、，星期一 光纤腐蚀传感器简介Fe-C合金膜光纤腐蚀传感器相对Al膜腐蚀传感器有着更广泛的应用前景。如今普遍应用的钢筋混凝土中的钢筋，大量埋地金属管道等等，其原始材料都是Fe-C合金。由于钢筋通常是埋入混凝土结构内部，难以直接接触，所以相对传统监测方法，这种光纤传感方法显得更有意义。金属敏感膜Fe-C合金膜第21页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介第22页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 光纤腐蚀传感器简介如何在光纤纤芯上制作出理想的金属膜层，使得它的腐蚀状态完全能够代表被测金属的腐蚀状态。光纤腐蚀传感器的埋入工艺问题。第23页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 存在问题及研究展望如何找出金属腐蚀状态与光纤输出之间的定量、可靠的对应关系。传感器的放置、抗干扰、埋置工艺等问题。商品化少，大部分停留在实验室阶段。第24页，共26页，2022年，5月20日，17点56分，星期一 欢迎各位老师同学讨论！谢 谢！第25页，共26页，2022年，5月20日