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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 王昭男(Chao-Nan Wang) | |
| dc.contributor.author | Yu-Shao Chen | en |
| dc.contributor.author | 陳昱劭 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2021-06-15T06:03:59Z | - |
| dc.date.available | 2011-08-22 | |
| dc.date.copyright | 2011-08-22 | |
| dc.date.issued | 2011 | |
| dc.date.submitted | 2011-08-18 | |
| dc.identifier.citation | 1. Hill, K.O., et al., Photosensitivity in optical fiber waveguides: Application to reflection filter fabrication. Applied Physics Letters, 1978. 32(10): p. 647-649.
2. Meltz, G., W.W. Morey, and W.H. Glenn, Formation of Bragg gratings in optical fibers by a transverse holographic method. Opt. Lett., 1989. 14(15): p. 823-825. 3. Hill, K.O., et al., Bragg gratings fabricated in monomode photosensitive optical fiber by UV exposure through a phase mask. Applied Physics Letters, 1993. 62(10): p. 1035-1037. 4. Davis, M.A., D.G. Bellemore, and A.D. Kersey, Distributed fiber Bragg grating strain sensing in reinforced concrete structural components. Cement and Concrete Composites, 1997. 19(1): p. 45-57. 5. Chen, J. and W.J. Bock. A novel fiber-optic pressure sensor using 1300 nm optical components. in Instrumentation and Measurement Technology Conference, 2002. IMTC/2002. Proceedings of the 19th IEEE. 2002. 6. Vengsarkar, A.M., et al. Novel fiber optic hydrophone for ultrasonic measurements. in Ultrasonics Symposium, 1988. Proceedings., IEEE 1988. 1988. 7. Murukeshan, V.M., et al., Cure monitoring of smart composites using Fiber Bragg Grating based embedded sensors. Sensors and Actuators A: Physical, 2000. 79(2): p. 153-161. 8. Leng, J. and A. Asundi, Structural health monitoring of smart composite materials by using EFPI and FBG sensors. Sensors and Actuators A: Physical, 2003. 103(3): p. 330-340. 9. Chan, C.C., et al., Enhancement of the measurement range of FBG sensors in a WDM network using a minimum variance shift technique coupled with amplitude-wavelength dual coding. Optics Communications, 2003. 215(4-6): p. 289-294. 10. Prohaska, J.D., et al. Fiber optic Bragg grating strain sensor in large-scale concrete structures. in Fiber Optic Smart Structures and Skins V, September 8, 1992 - September 9, 1992. 1993. Boston, MA, USA: Publ by Int Soc for Optical Engineering. 11. Rodrigues, C., et al., Development of a long-term monitoring system based on FBG sensors applied to concrete bridges. Engineering Structures, 2010. 32(8): p. 1993-2002. 12. Kuang, K.S.C., et al., Embedded fibre Bragg grating sensors in advanced composite materials. Composites Science and Technology, 2001. 61(10): p. 1379-1387. 13. Li, H.-N., D.-S. Li, and G.-B. Song, Recent applications of fiber optic sensors to health monitoring in civil engineering. Engineering Structures, 2004. 26(11): p. 1647-1657. 14. Ajoy Ghatak, j.K.-a., Introduction to Fiber Optics. 1998: Cambridge University Press. 15. 江家慶, 以內埋式光纖光柵感測器監測碳纖維複合材料之疲勞損傷. 2005, 臺灣大學. 16. 廖延彪, 光纖光學. 2003: 清華大學出版社. 17. 郭原宏, 光纖光柵感測器於結構監測之應用. 2002, 台灣大學. 18. Malo, B., et al., Point-by-point fabrication of micro-Bragg gratings in photosensitive fibre using single excimer pulse refractive index modification techniques. Electronics Letters, 1993. 29(18): p. 1668-1669. 19. Hill, K.O. and G. Meltz, Fiber Bragg grating technology fundamentals and overview. Lightwave Technology, Journal of, 1997. 15(8): p. 1263-1276. 20. Erdogan, T., Fiber grating spectra. Lightwave Technology, Journal of, 1997. 15(8): p. 1277-1294. 21. Kashyap, R., Fiber Bragg Gratings. 1999: Optics and Photonics. 22. Udd, E., Fiber Optic Smart Structure. 2001: Wiley-Interscience. 23. Xu, M.G., et al., Discrimination between strain and temperature effects using dual-wavelength fibre grating sensors. Electronics Letters, 1994. 30(13): p. 1085-1087. 24. Bertholds, A. and R. Dandliker, Determination of the individual strain-optic coefficients in single-mode optical fibres. Lightwave Technology, Journal of, 1988. 6(1): p. 17-20. 25. Tao, X., et al., Internal strain measurement by fiber Bragg grating sensors in textile composites. Composites Science and Technology, 2000. 60(5): p. 657-669. 26. 劉冠志, FBG光纖感測器應用於VARTM製程中樹脂流動波前之監測. 2010, 臺灣大學. 27. 陳重盛, FRP與FRP船講義. 2006. 28. Matsuzaki, R., et al., Full-field monitoring of resin flow using an area-sensor array in a VaRTM process. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2011. 42(5): p. 550-559. 29. 廖進益, 樹脂灌注成型法對於表面螺紋印現象及拉伸疲勞性質之影響. 2007, 臺灣大學. | |
| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/47519 | - |
| dc.description.abstract | 現今世界，建築的規模與結構的細節皆越來越複雜。成品的良率與工程安全的要求也越來越嚴格，傳統感測器已不敷使用。光纖經由特殊加工後，可製成光纖光柵感測器(FBG)，為應變及溫度的感測器。其擁有質輕、可多工、不受電磁波干擾，且可以埋入結構物內部等等諸多優點，己成為近年來研究的重點。
本論文主要探討光纖光柵感測器於FRP結構應變的量測。文中先闡述了光纖光柵感測器的工作原理，再以光纖光柵感測器安裝於試驗試片表面與內部進行材料試驗，且與傳統感測器進行比較，驗證FBG的應變量測能力與其應變轉換係數的校正。同時也探討在無應變下溫度對FBG的影響，且完成溫度轉換係數的校正。 另一方面使用FBG對樹脂硬化過程監測，由紀錄光纖反射波長的改變，解釋在硬化過程中波長和溫度與應變的關係，複合材料在硬化成型的過程會產生殘留應變，將會影響材料成品的品質，本文亦將FBG作為量測VARTM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding)過程後結構物的殘留應變感測器。最後進行材料試驗與有限元素模擬的比較，驗證光纖光柵感測器做為複合材料整個生命週期之感測器的可能性。 | zh_TW |
| dc.description.abstract | Nowadays, the building size and details of the structure are more and more complex. The requirements of products' quality and engineering safety have become stringent, so the traditional sensors have been insufficient to use. The fiber bragg grating can be made from a optic fiber through a special process, and it's suitable in the structure strain and the temperature monitoring. FBG sensors have many merits, such as the mass is light,easy to establish quasi-distributional multiplex monitor network and the signal will not be turbance by electromagnetic wave, it also can be embedded in the structure.
This research mainly to discusses the structure of fiber Bragg grating sensors in FRP strain measurement. First, this paper describes the principle of FBG sensors, and the sensors will be put on the specimen surface and be tested. And then FBG sensors also be compared with traditional sensors, verify the ability of FBG strain measurement with strain conversion factor correction. It is also explored that effects of temperature on the FBG in no strain, and temperature conversion factor correction. In the other hand, using the FBG sensors to monitor the resin curing process, and explain the relationship between the wavelength and strain (or temperature) from recording reflected wavelength changes in the curing process. Composite materials will forming a residual strain in the curing process. and the residual strain will affect the quality of materials and finished products. The research using FBG as the residual strain sensor after VARTM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding). Finally, for material testing and comparison of finite element simulation to composite fiber grating sensors throughout the life cycle of the sensor is possible. | en |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-15T06:03:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-100-R98525061-1.pdf: 4368651 bytes, checksum: 9c80b70c55c2aad6f45d81b5808687b8 (MD5) Previous issue date: 2011 | en |
| dc.description.tableofcontents | 目錄
致謝 i 摘要 ii Abstract iii 目錄 iv 圖目錄 viii 表目錄 xi 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 研究方法 4 1.4 論文架構 5 第二章 光纖光柵感測器量測原理與應用 6 2.1 光纖與光纖感測器 6 2.1.1 光纖概述 6 2.1.2 光纖的傳輸模式 6 2.1.3 光纖感測器的種類 8 2.1.4 光纖感測器的優點 9 2.2 光纖光柵感測器 10 2.2.1 光纖光柵的寫入方式 10 2.2.2 光纖光柵 11 2.2.3 短週期式光纖光柵感測器 13 2.3 光纖光柵感測器的量測理論 14 2.3.1 光纖光柵感測器的傳感機制 14 2.3.2 光纖光柵的應變感測理論 15 2.3.3 光纖光柵的溫度感測理論 16 第三章 光纖光柵感測器量測特性探討 17 3.1 光纖光柵感測器應變量測與應變準確度 17 3.1.1 FBG安裝於鋁合金金屬材表面 20 3.1.2 FBG安裝於複合材料表面 22 3.1.3 FBG內埋於複合材料內部 22 3.2 光纖光柵感測器溫度量測準確度與溫度係數驗證 26 3.2.1 溫度量測實驗 26 3.2.2 實驗結論與溫度係數驗證 30 3.3 內埋光纖對FRP材料強度之影響[26] 31 3.3.1 實驗方法 31 3.3.2 結果與討論 32 3.4 樹脂硬化監測 33 3.4.1 實驗內容 33 3.4.2 結果與討論 34 第四章 光纖光柵感測器監測VARTM過程 35 4.1 硬化過程 35 4.1.1 樹脂特性 35 4.1.2 FBG於VARTM製程之反應 37 4.2 VARTM硬化過程監測 40 4.2.1 FBG應變與溫度的分離 40 4.2.2 實驗設置 41 4.3 監測之結果 43 4.3.1 MAT硬化過程 44 4.3.2 DBLT硬化過程 49 4.3.3 Roving硬化過程 52 4.4 殘留應變與結果討論 55 4.5 材料試驗 58 4.5.1 試驗內容 58 4.5.2 試驗結果 59 第五章 結論與未來展望 61 5.1 結論 61 5.2 未來展望 61 參考文獻 63 圖目錄 圖 2.1.1 光纖的構造 [14, 15] 6 圖 2.1.2 全反射示意圖 7 圖 2.1.3 光纖的傳遞方式[16] 7 圖 2.1.4 光纖構造受到形變時造成能量傳遞損失示意圖[17] 8 圖 2.2.1 相位光罩法製成光柵[19] 11 圖 2.2.2 光纖光柵示意圖[20] 12 圖 2.2.3 光纖光柵運作圖[13] 14 圖 2.3.1 反射波長peak值產生分裂的情形[12] 15 圖 2.3.2 反射波長與應變(左)和溫度(右)的關係[23] 16 圖 3.1.1 動態材料試驗機MTS810 18 圖 3.1.2 光纖波長解析儀器sm125(右)與光纖光柵感測器(左) 19 圖 3.1.3 材料試片實驗架構圖 19 圖 3.1.4 sm125人機介面圖 20 圖 3.1.5 應變規與FBG安裝圖 20 圖 3.1.6 鋁合金試片拉伸試驗 21 圖 3.1.7 FBG黏貼金屬鋁板表面與應變規的比較 21 圖 3.1.8 FBG黏貼FRP表面與MTS位移計的比較 22 圖 3.1.9 MTS夾具擠壓試片 23 圖 3.1.10 訊號讀取因夾具擠壓而微弱 23 圖 3.1.11 FBG內埋於FRP試片成品 24 圖 3.1.12 三點彎曲試驗示意圖 24 圖 3.1.13 FBG1與FBG2的應變量測值 25 圖 3.2.1 溫度實驗器材與安裝圖 27 圖 3.2.2 熱電偶溫度變化曲線圖 27 圖 3.2.3 溫度與FBG1 (1569nm)波長曲線圖 28 圖 3.2.4 溫度與FBG2 (1530nm)波長曲線圖 29 圖 3.3.1 內埋光纖至FRP試片示意圖 31 圖 3.3.2 試片成品圖(由右到左依序為A，B，C試片) 32 圖 3.4.1 樹脂硬化量測 34 圖 3.4.2 硬化反應溫度與應變曲線 34 圖 4.1.1 樹脂硬化曲線[27] 36 圖 4.1.2 開啟真空汞後FBG的波長變化圖[26] 38 圖 4.1.3 FBG受流動波前影響之波長變化圖 39 圖 4.2.1 VARTM真空輔助樹脂轉注成型法示意圖[28] 41 圖 4.2.2 VARTM樹脂硬化過程監測實驗架設圖 42 圖 4.2.3 FBG與熱電偶設置 42 圖 4.3.1 FBG在硬化過程的波長變化圖 44 圖 4.3.2 四層MAT前十分鐘的反射波長變化 45 圖 4.3.3 四層MAT實驗結果圖 46 圖 4.3.4 六層MAT實驗結果圖 47 圖 4.3.5 八層MAT實驗結果圖 48 圖 4.3.6 DBLT六層積層的FBG佈置圖 49 圖 4.3.7 六層DBLT實驗結果圖 50 圖 4.3.8 八層DBLT實驗結果圖 51 圖 4.3.9 四層Roving實驗結果圖 53 圖 4.3.10 六層Roving實驗結果圖 54 圖 4.4.1 波長變化與殘留應變示意圖 56 圖 4.5.1 DBLT六層進行三點彎曲試驗 58 圖 4.5.2 六層DBLT試片切割前後圖 58 圖 4.5.3 三點彎曲試驗FBG之應變值-試驗一 59 圖 4.5.4 三點彎曲試驗FBG之應變值-試驗二 60 表目錄 表 3.1.1 材料試驗試片資料表 17 表 3.1.2 內埋FBG三點彎曲試驗結果與abaqus的模擬比較 25 表 3.2.1 光纖波長與溫度變化關係(nm/°C) 30 表 3.2.2 光纖溫度敏感係數Kt 30 表 3.3.1 A與B試片比較結果表 32 表 3.3.2 A與C試片比較結果表 33 表 4.4.1 二十天後的殘留應變 57 表 4.5.1 三點彎曲試驗模擬與實驗結果比較表 60 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.subject | 光纖光柵感測器 | zh_TW |
| dc.subject | 真空輔助樹脂成型 | zh_TW |
| dc.subject | 玻璃纖維強化塑膠 | zh_TW |
| dc.subject | 應變監測 | zh_TW |
| dc.subject | strain monitoring | en |
| dc.subject | VARTM | en |
| dc.subject | fiber bargg grating | en |
| dc.subject | FRP | en |
| dc.title | 光纖光柵感測器於FRP結構應變量測之應用 | zh_TW |
| dc.title | Application of Fiber Bragg Grating Sensor in FRP Structural Strain Measurement | en |
| dc.type | Thesis | |
| dc.date.schoolyear | 99-2 | |
| dc.description.degree | 碩士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 李雅榮,鐘承憲,鐘裕亮 | |
| dc.subject.keyword | 光纖光柵感測器,應變監測,玻璃纖維強化塑膠,真空輔助樹脂成型, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | fiber bargg grating,strain monitoring,FRP,VARTM, | en |
| dc.relation.page | 64 | |
| dc.rights.note | 有償授權 | |
| dc.date.accepted | 2011-08-19 | |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 工程科學及海洋工程學研究所 | zh_TW |
| 顯示於系所單位： | 工程科學及海洋工程學系 | |
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