光纤腐蚀传感器概述
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讨论内容
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 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， 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、 监测由于腐蚀所造成的物体结构位移、振动、应 温度、裂缝、湿度、 力、温度、裂缝、湿度、疲劳和化学态等参量改 从而来反映或预测腐蚀的发生及腐蚀程度。 变，从而来反映或预测腐蚀的发生及腐蚀程度。
欢迎各位老师同学讨论！
Core index: Induced index: Grating period: Bragg condition:
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
no ni Λ 2n λΒ = 2 effΛ
光纤腐蚀传感器简介
法布里-珀罗干涉仪 法布里 珀罗干涉仪——热枕效应 珀罗干涉仪
树脂板厚度及弹性模量的选定影响测量精度。 树脂板厚度及弹性模量的选定影响测量精度。 精度
光纤腐蚀传感器简介
光纤光栅腐蚀传感器 光纤光栅腐蚀传感器 光栅
光纤腐蚀传感器简介
光纤光栅腐蚀传感器
直接测量 直接测量 光栅的有效极限拉应变有限，限制了监测范围 光栅的有效极限拉应变有限，限制了监测范围
光纤腐蚀传感器简介
光纤腐蚀传感器简介
金属敏感膜——Fe-C合金膜 Fe金属敏感膜 Fe Fe- 合金膜光纤腐蚀传感器相对Al膜腐蚀传感器 Fe-C合金膜光纤腐蚀传感器相对Al膜腐蚀传感器 Al 有着更广泛的应用前景。如今普遍应用的钢筋混 有着更广泛的应用前景。 凝土中的钢筋，大量埋地金属管道等等， 凝土中的钢筋，大量埋地金属管道等等，其原始 材料都是Fe- 合金。 材料都是Fe-C合金。由于钢筋通常是埋入混凝土 Fe 结构内部，难以直接接触， 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。 这种光纤传感方法显得更有意义。
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 美国海军空军武器中心在2000年的国际腐蚀会议上综 2000 述了腐蚀监测的现状， 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 蚀进行监测是武器装备、船舶、 “健康”，延长使用寿命的基本诊断方式。 健康” 延长使用寿命的基本诊断方式。
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 氯离子浓度、 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， 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 监测钢筋表面湿度、O2、CO2、氯离子浓度及PH值 PH 等参数的变化，建立专家系统，才能比较合理地 等参数的变化，建立专家系统， 判断钢筋腐蚀情况。 判断钢筋腐蚀情况。
光纤腐蚀传感器简介
腐蚀保险丝——微弯效应 微弯效应 腐蚀保险丝
不能连续反映腐蚀过程。 不能连续反映腐蚀过程。 连续反映腐蚀过程
光纤腐蚀传感器简介
铁锈颜色测量
光纤腐蚀传感器简介
缺点： 缺点： 监测钢筋腐蚀程度不连续， 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， 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( Fe2O3(红 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 呈黑色或蓝黑色) 棕色)，还有Fe3O4 (呈黑色或蓝黑色)；光反射位置 很难保证。 很难保证。
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、 用的铝材料、混凝土使用的钢筋和海洋环 境中的碳钢等。 境中的碳钢等。
光纤腐蚀传感器简介
光纤腐蚀传感器的优点： 光纤腐蚀传感器的优点： 体积小、 体积小、形状灵活 进行内部结构的多点监控 轻便简洁、 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
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 1993年在 是日本于1993年在 Calgary城的 Calgary城的 Trail桥上 Beddington Trail桥上 使用，为其他国家光纤 使用， 腐蚀监测的使用奠定了 基础。
发展及应用
美国海军表面武器中心在1995年的AD报告中指出 美国海军表面武器中心在1995年的AD报告中指出 1995年的AD ，他们已将集成光纤传感系统用于船舶行业的腐 蚀监测。 蚀监测。 1997年美国海军部长代表公开宣布已将光纤腐蚀 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。 监控系统应用于船载飞机和船壳的腐蚀监控。
光纤腐蚀传感器简介
金属敏感膜
光纤腐蚀传感器简介
金属敏感膜——Al膜 Al膜 金属敏感膜 Al 铝合金材料被广泛用于飞机等设备。 铝合金材料被广泛用于飞机等设备。 M.W.Woodruff等人早在上世纪九十年代早期就提 M.W.Woodruff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 Al金属敏感膜来监测Al的腐蚀 出了在光纤上制作Al金属敏感膜来监测Al的腐蚀 状况。 状况。
发展及应用
国内： 国内： 中船重工725 725所 中船重工725所：董飒英 天津大学： 天津大学：雒娅楠 重庆大学 黎学明 南京航天航空大学： 南京航天航空大学：吴谨
光纤腐蚀传感器简介
基于腐蚀环境参数监测 光 纤 腐 蚀 传 感 器 腐蚀保险丝 铁锈颜色测量 法布里法布里-珀罗干涉仪 光纤光栅 金属敏感膜
光纤腐蚀传感器简介
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。 属的腐蚀状态。 光纤腐蚀传感器的埋入工艺问题。 光纤腐蚀传感器的埋入工艺问题。
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 可靠的对应关系。 量、可靠的对应关系。 传感器的放置、抗干扰、埋置工艺等问题。 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。 商品化少，大部分停留在实验室阶段。
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 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， 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、 监测由于腐蚀所造成的物体结构位移、振动、应 温度、裂缝、湿度、 力、温度、裂缝、湿度、疲劳和化学态等参量改 从而来反映或预测腐蚀的发生及腐蚀程度。 变，从而来反映或预测腐蚀的发生及腐蚀程度。
欢迎各位老师同学讨论！
Core index: Induced index: Grating period: Bragg condition:
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no ni Λ 2n λΒ = 2 effΛ
光纤腐蚀传感器简介
法布里-珀罗干涉仪 法布里 珀罗干涉仪——热枕效应 珀罗干涉仪
树脂板厚度及弹性模量的选定影响测量精度。 树脂板厚度及弹性模量的选定影响测量精度。 精度
光纤腐蚀传感器简介
光纤光栅腐蚀传感器 光纤光栅腐蚀传感器 光栅
光纤腐蚀传感器简介
光纤光栅腐蚀传感器
直接测量 直接测量 光栅的有效极限拉应变有限，限制了监测范围 光栅的有效极限拉应变有限，限制了监测范围
光纤腐蚀传感器简介
光纤腐蚀传感器简介
金属敏感膜——Fe-C合金膜 Fe金属敏感膜 Fe Fe- 合金膜光纤腐蚀传感器相对Al膜腐蚀传感器 Fe-C合金膜光纤腐蚀传感器相对Al膜腐蚀传感器 Al 有着更广泛的应用前景。如今普遍应用的钢筋混 有着更广泛的应用前景。 凝土中的钢筋，大量埋地金属管道等等， 凝土中的钢筋，大量埋地金属管道等等，其原始 材料都是Fe- 合金。 材料都是Fe-C合金。由于钢筋通常是埋入混凝土 Fe 结构内部，难以直接接触， 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。 这种光纤传感方法显得更有意义。
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 美国海军空军武器中心在2000年的国际腐蚀会议上综 2000 述了腐蚀监测的现状， 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 蚀进行监测是武器装备、船舶、 “健康”，延长使用寿命的基本诊断方式。 健康” 延长使用寿命的基本诊断方式。
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 氯离子浓度、 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， 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 监测钢筋表面湿度、O2、CO2、氯离子浓度及PH值 PH 等参数的变化，建立专家系统，才能比较合理地 等参数的变化，建立专家系统， 判断钢筋腐蚀情况。 判断钢筋腐蚀情况。
光纤腐蚀传感器简介
腐蚀保险丝——微弯效应 微弯效应 腐蚀保险丝
不能连续反映腐蚀过程。 不能连续反映腐蚀过程。 连续反映腐蚀过程
光纤腐蚀传感器简介
铁锈颜色测量
光纤腐蚀传感器简介
缺点： 缺点： 监测钢筋腐蚀程度不连续， 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， 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( Fe2O3(红 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 呈黑色或蓝黑色) 棕色)，还有Fe3O4 (呈黑色或蓝黑色)；光反射位置 很难保证。 很难保证。
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、 用的铝材料、混凝土使用的钢筋和海洋环 境中的碳钢等。 境中的碳钢等。
光纤腐蚀传感器简介
光纤腐蚀传感器的优点： 光纤腐蚀传感器的优点： 体积小、 体积小、形状灵活 进行内部结构的多点监控 轻便简洁、 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
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 1993年在 是日本于1993年在 Calgary城的 Calgary城的 Trail桥上 Beddington Trail桥上 使用，为其他国家光纤 使用， 腐蚀监测的使用奠定了 基础。
发展及应用
美国海军表面武器中心在1995年的AD报告中指出 美国海军表面武器中心在1995年的AD报告中指出 1995年的AD ，他们已将集成光纤传感系统用于船舶行业的腐 蚀监测。 蚀监测。 1997年美国海军部长代表公开宣布已将光纤腐蚀 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。 监控系统应用于船载飞机和船壳的腐蚀监控。
光纤腐蚀传感器简介
金属敏感膜
光纤腐蚀传感器简介
金属敏感膜——Al膜 Al膜 金属敏感膜 Al 铝合金材料被广泛用于飞机等设备。 铝合金材料被广泛用于飞机等设备。 M.W.Woodruff等人早在上世纪九十年代早期就提 M.W.Woodruff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 Al金属敏感膜来监测Al的腐蚀 出了在光纤上制作Al金属敏感膜来监测Al的腐蚀 状况。 状况。
发展及应用
国内： 国内： 中船重工725 725所 中船重工725所：董飒英 天津大学： 天津大学：雒娅楠 重庆大学 黎学明 南京航天航空大学： 南京航天航空大学：吴谨
光纤腐蚀传感器简介
基于腐蚀环境参数监测 光 纤 腐 蚀 传 感 器 腐蚀保险丝 铁锈颜色测量 法布里法布里-珀罗干涉仪 光纤光栅 金属敏感膜
光纤腐蚀传感器简介
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。 属的腐蚀状态。 光纤腐蚀传感器的埋入工艺问题。 光纤腐蚀传感器的埋入工艺问题。
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 可靠的对应关系。 量、可靠的对应关系。 传感器的放置、抗干扰、埋置工艺等问题。 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。 商品化少，大部分停留在实验室阶段。