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Miniglasfaser-SHM System eingebettet in Zusammensetzungen

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Strukturelle Gesundheitsüberwachung (SHM) ist eine auftauchende weit verbreitete Disziplin in einer Vielzahl der Strukturen, einschließlich die Stahl- und konkreten Brücken und die Gebäude. In den Zusammensetzungen ist SHM für Dekaden mit einigen Zielen ausgeübt worden

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Verhindern Sie Ausfälle an der Überlastung, am Herstellungsdefekt oder am Schaden;

Verringern Sie die Frequenz und die Kosten von Kontrolle während des Services;

Stellen Sie Realzeitverständnis der Bruchmechaniker in den Zusammensetzungen und in den Gültigkeitserklärungsdaten für vorhandene Modelle des begrenzten Elements mit einer Ansicht auch in Richtung zu den in zunehmendem Maße komplizierten Entwürfen zur Verfügung.

SMARTFIBER wird ein 42-Monats-Projekt (Sept. 2010 zu April 2014) durch das Rahmenprogramm der Gemeinschafts-7. mit dem Ziel der Einbettung eines verkleinerten kompletten Sensor-Systems finanziert? einschließlich Sensor kleiden Sie und autonome Auslesenmaßeinheit oder Fragesteller? in eine zusammengesetzte Struktur in diesem Fall eine Gezeiten- Turbine. Der Anspruch mit sieben Partnern haben sie die Welt demonstriert? s-zuerst verkleinertes Faser-optisches Sensor-System, als in einem zusammengesetzten Material völlig eingebettet werden kann. Sie erklären, dass diese Ausführung die Weise in Richtung zu den intelligenten Zusammensetzungen ebnet, die anhaltender und automatischer Überwachung der strukturellen Gesundheit des zusammengesetzten Materials in den Strukturen wie Gezeiten- Blättern, WindTurbinenschaufeln, Flugzeugrumpf- und Flügelbestandteile oder Marinestrukturen ermöglichen (Maste, Antennen, Rümpfe und Propellern).

Die SMARTFIBER Partner schließen ein:

Nanoelectronics Forschungszentrum IMEC (Löwen, Belgien)

Gent-Universität (Herr, Belgien)

Optocap Ltd. (Livingtson, WestLothian, Großbritannien)

Xenics (Löwen, Belgien)

Fraunhofer Institut für integrierte Schaltungen IIS (Erlangen, Deutschland)

FBGS International (Geel, Belgien)

Zerstreuter International (Den Haag, die Niederlande).

Wie in Fig. 1 gesehen werden kann, der vom Projekt oben genannt ist? s-abschließendes Weißbuch, die SMARTFIBER Annäherung besteht, ein System der Sensoren der Faser Bragg Vergitterung (FBG) und des preiswerten, verkleinerten Fragestellers in die zusammengesetzte Struktur einzubetten und ermöglicht drahtloser Energie und Zweiwegkommunikation mit einer externen Auslesenmaßeinheit (siehe untengenannte Tabelle 2). Automatisierte (gegen Handbuch) Platzierung der Sensoren und der Fragestellermaßeinheit während der Strukturherstellung wurde auch demonstriert.

Die FBG Sensoren lagen an ihrer Fähigkeit, ununterbrochene Überwachung verbunden mit ihrer Kompaktheit, Leichtgewichtler, Immunität zu den elektromagnetischen Störungen (EMS) zu versehen, hohem Widerstand zur Korrosion, Hochtemperaturkapazität und Mehrkanalausrüstungsfähigkeiten verwendetes. Die Mannschaft glaubte ihnen überlegen über anderen Belastungsüberwachungtechniken (z.B. klassische elektrische Dehnungsmessgeräte) besonders als ausübend, automatisierte die Einbettung während der Fertigung.

Silikon photonics Technologie ermöglichte der hohen Miniaturisierung und den niedrigen Kosten, die für den FBG Fragesteller gesucht wurden. Der Kern des Fragestellers ist eine photonische integrierte Schaltung (PIC) die ein Signal überträgt, das, nachdem man verarbeitet worden ist, durch die externe Auslesenmaßeinheit empfangen wird. Der letztere liefert auch drahtlose Energie an den Fragesteller. Eine andere Schlüsselkomponente des Fragestellers ist ein hergestellter Filter der Reihen-Wellenleiter-Vergitterung (AWG-Lehre). Das SMARTFIBER Papier erklärt, dass alle diese Vorrichtungen unter Verwendung der gut eingerichteten industriellen Silikon-gegründeten microfabrication Techniken und der Infrastrukturs hergestellt sein können.

Das Sensor-System wurde von Optocap auf einem elektronischen Brett zusammengebaut, das von Xenics entworfen war. Das optische Subsystem bestand aus einer Silikon photonics integrierten Schaltung, die durch IMEC und Fotodioden und die Auslesenintegrierten schaltungen (IC) entwickelt wurde zur Verfügung gestellt von Xenics.

Fraunhofer Institut für integrierte Schaltungen IIS war für die drahtlose Schnittstelle verantwortlich, die Energie zum eingebetteten System zur Verfügung stellt und gleichzeitig die erworbenen Daten an der großen Geschwindigkeit vorliest.

Nachdem man an eine aus optischen Fasernsensor-Kette angeschlossen worden war, die durch FBGS International hergestellt wird, wurde das Sensor-System in eine Epoxidform geworfen, die spezifisch durch Gent-Universität entworfen war, um die Auswirkung auf das zusammengesetzte Material herabzusetzen. Zusammen mit der angebrachten Faser-Sensor-Kette wurde das Sensor-System dann in das Blatt einer Gezeiten- Turbine durch zerstreuten International eingebettet, der auch Studien in Automatisierung dieses Prozesses während der Blattherstellung leitete.

Das komplette System war innerhalb der Gezeiten- Turbinenschaufel, eine Sandwichbauweise mit einem Schaumkern integriert und nicht-quetschverbindet Gewebe faceskins. Helles HarzSpritzpressen (LRTM) wurde benutzt, um das Blatt zu formen. Extraschichten Glasgewebe wurden, um Harzanhäufung um das eingebettete System herabzusetzen gesetzt und die plötzliche Änderung in der Steifheit vom Laminat auf eingebetteten Elementen zu verringern. Die Glasfaser wurde entlang die Längslänge des Blattes in Schleifen von der Spitze gelegt, um zu wurzeln und in Position gehalten durch kleine Punkte des Klebers. Eine Strategie für automatisierte Platzierung wurde auch entwickelt.

Das eingebettete System wurde mit einem Handelsfragesteller geprüft und verglichen. Seine Leistung war auf Ziel mit den Projektzielen. ? Wir forschen die in Richtung nach zur Kommerzialisierung der Vorrichtung genommen zu werden Schritte? sagt, dass Projektleiter Van Thourhout trocknet? Eingang von den möglichen Partnern ist. willkommen?