Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

Аннотации (08.2020) : A POLYIMIDE-COATED FIBER BRAGG GRATING SENSOR FOR MONITORING OF COMPOSITE MATERIALS CURING PROCESS

A POLYIMIDE-COATED FIBER BRAGG GRATING SENSOR FOR MONITORING OF COMPOSITE MATERIALS CURING PROCESS

 

© 2020   Yage Zhan*, **, Fan Lin**, Aijin Guo**, Changheng Feng**, Zeyu Sun***, Muhuo Yu***, Haochun Sun**, Kehan Li**, Weigao Qiu**, Xiaokun Liu**

*     Shanghai Collaborative Innovation center for high performance fibers and composites, Shanghai 201620, China

**   College of Science, Donghua University, Shanghai 201620, China

*** Shanghai Key Laboratory of Lightweight Composite, Donghua University, Shanghai 201620, China

E-mail: zhanyg@dhu.edu.cn

Submitted 23.05.2019

DOI:10.17586/1023-5086-2020-87-08-72-78

In this paper, a polyimide-coated fiber Bragg grating sensor for temperature and strain monitoring of composite materials curing process in real time is proposed. New experiments have been done in much the same way as earlier, with the changes and peculiarities as follows: we demonstrate a new grating polyimide-coated fiber Bragg grating. It can resist 300 °C and the grating in the early paper can resist only 130 °C. We can measure temperature and strain at the same time in this paper. Besides, we have analyzed relative difference in this paper. The temperature and strain are calculated according to the central wavelength. For comparing the temperature results, the thermocouple has been used to monitor the temperature simultaneously. For comparing the strain results, the strain gauge has been used to monitor the strain simultaneously. The maximum relative difference of temperature between the results obtained by a polyimide-coated fiber Bragg grating sensor and the results obtained by thermocouple is 2.5%. The maximum relative difference of strain between the results obtained by a polyimide-coated fiber Bragg grating sensor and the results obtained by strain gauge is 0.2%. Additionally, a new signal demodulation scheme for experimental data processing has been used for improving the accuracy of monitoring results. The experimental results have good repeatability. The research results provide important references for the curing process optimization and technological process improvement of composite materials curing process.

Keywords: polyimide-coated fiber Bragg grating, temperature, strain, composite materials, curing, real-time monitoring, demodulation.

OCIS codes: 060.2370.

 

 

Датчик для мониторинга процессов технологической обработки композитных материалов, использующий брэгговскую решётку в волокне с полиимидной оболочкой

© 2020 г.      Yage Zhan, Fan Lin, Aijin Guo, Changheng Feng, Zeyu Sun, Muhuo Yu, Haochun Sun, Kehan Li, Weigao Qiu, Xiaokun Liu

Предложен датчик для мониторинга в реальном времени процессов технологической обработки композитных материалов, использующий брэгговскую решётку в волокне с полиимидной оболочкой. Новая конструкция волоконного датчика позволяет работать при температурах до 300 °C по сравнению с прежним достижимым значением лишь 130 °C. Возможны одновременные измерения температуры и деформаций на основе обработки данных об изменении длины волны максимального отражения решётки. Полученные результаты сравнивались с результатами прямых измерений термопарами и тензометрами, внедрёнными в испытуемый образец вблизи от оптических датчиков. Максимальные относительные отклонения результатов измерений составляли 2,5% для температуры и 0,2% — для деформаций. Предложена новая схема демодуляции сигнала, используемого в процессе обработки, повышающая точность результатов мониторинга при высокой их воспроизводимости. Результаты проведённых исследований открывают пути для оптимизации процессов технологической обработки композитных материалов.  

Ключевые слова: волоконный брэгговский датчик, полиимидная оболочка, композитные материалы, технологическая обработка, мониторинг технологических процессов, демодуляция.

 

References

1.    Zaini, Muhammad, Khairol, Annuar, Lee, Yen-Sian, Lim, Kok-Sing. Enhanced optical delay line in few-mode fiber based on mode conversion using few-mode fiber Bragg gratings // IEEE Journal of Quantum Electronics. 2018. V. 54. Iss. 10. P. 6800507.

2.   Gao Anzhu, Zhou Yuanyuan, Cao Lei. FBG-based triaxial force sensor with parallel flexure hinges // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2018. V. 65. Iss. 10. P. 8215–8223.

3.   Marsili Roberto, Rossi Gianluca, Speranzini Emanuela. Fibre Bragg gratings for the monitoring of wooden structures // Materials (Basel, Switzerland). 2017. V. 11. Iss. 1. P.7–24.

4.   Wada Atsushi, Tanaka Satoshi, Takahashi Nobuaki. Multi-point strain measurement using Fabry–Perot interferometer consisting of low-reflective FBG // Japanese Journal of Applied Physics. 2017. V. 56. Iss. 11. P. 112502.

5.   Park Jinwoo, Kwon Yong Seok, Ko Myeong Ock. Dynamic FBG strain sensor interrogation with real-time measurement // Optical Fiber Technology. 2017. V. 38. P. 147–153.

6.   Tosi Daniele. Review and analysis of peak tracking techniques for FBG sensors // Sensors. 2017. V. 17. Iss. 10. P. 2368–2372.

7.         Yage Zhan, Changheng Feng, Ziyang Shen, Nabing Xie, Hong Liu, Feng Xiong, Shijie Wang, Zeyu Sun, Muhuo Yu. Fiber Bragg grating monitoring for composites in the out-of-autoclave curing process // Journal of Optical Technology. 2018. V. 85. № 6. P. 371–376.

 

 

Полный текст

 

 

2–489��:>�N ��P pan>

 

12.  Segall C.A., Molina R., Katsaggelos A.K. High-resolution images from low-resolution compressed video // IEEE Signal Processing Magazine. 2003. V. 20(3). P. 37–48.

13.  Hardie R. A fast image super-resolution algorithm using an adaptive Wiener filter // IEEE Transactions on Image Processing. 2007. V. 16(12). P. 2953–2964.

14.  Zitova B., Flusser J. Image registration methods: a survey // Image and vision computing. 2003. V. 21(11). P. 977–1000.

15.  McCann M.T., Jin K.H., Unser M. Convolutional neural networks for inverse problems in imaging: A review // IEEE Signal Processing Magazine. 2017. V. 34(6). P. 85–95.

16.  Bonchev S., Alexiev K. Improving super-resolution image reconstruction by in-plane camera rotation // 13th International Conference on Information Fusion. EICC Edinburgh, UK. 26–29 July 2010. P. 1–7.

17.  Ben-Ezra M., Zomet A., Nayar S.K. Jitter camera: High resolution video from a low resolution detector // IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. Washington, USA. 27 Jun 2004. P. 135–142.

18.  Lu Z., Tai Y.W., Deng F., Ben-Ezra M., Brown M.S. A 3D imaging framework based on high-resolution photometric-stereo and low-resolution depth // International Journal of Computer Vision. 2013. V. 102 (1–3). P. 18–32.

19.  Emam S.M., Khatibi S., Khalili K. Improving the accuracy of laser scanning for 3D model reconstruction using dithering technique // Procedia Technology. 2014. V. 12. P. 353–358.

20. Taryudi T., Wang M.S. Eye to hand calibration using ANFIS for stereo vision-based object manipulation system // Microsystem Technologies. 2018. V. 24(1). P. 305–317.

21.  Karami M., Mousavinia A., Ehsanian M. A general solution for Iso-disparity layers and correspondence field model for stereo systems // IEEE Sensors Journal. 2017. V. 17(12). P. 3744–3753.

22. Mariottini G.L., Prattichizzo D. EGT for multiple view geometry and visual servoing: robotics vision with pinhole and panoramic cameras // IEEE Robotics & Automation Magazine. 2005. V. 12(4). P. 26–39.

23. Samper D., Santolaria J., Aguilar J.J. MetroVisionLab Toolbox for Camera Calibration and Simulation. 2010. http://metrovisionlab.unizar.es.

24. Nguyen H., Wang Z., Jones P., Zhao B. 3D shape, deformation, and vibration measurements using infrared Kinect sensors and digital image correlation // Applied optics. 2017. V. 56(32). P. 9030–9037.

25. Sun J., Liu Q., Liu Z., Zhang G. A calibration method for stereo vision sensor with large FOV based on 1D targets // Optics and Lasers in Engineering. 2011. V. 49(11). P. 1245–1250.

26. Stereo camera calibrator app (Matlab 2020), https://www.mathworks.com/help/vision/ug/stereo-camera-calibrator-app.html

27. Samper D., Santolaria J., Aguilar J.J. METROVISIONLAB Toolbox for Camera Calibration and Simulation. 2010. http://metrovisionlab.unizar.es

28.      Emam S.M., Sayyedbarzani S.A. Dimensional deviation measurement of ceramic tiles according to ISO 10545-2 using the machine vision // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019. V. 100(5–8). P. 1405–1418.

 

 

Полный текст