[发明专利]用于光纤布喇格光栅高压传感器的碳纤维层积复合材料

说明书

技术领域：

本发明专利涉及传感器领域，发明制作一种新型的碳纤维层积复合材料，这种材料可以用来制造高灵敏度的光纤布喇格光栅高压传感器。

背景技术：

光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating简称FBG)是一种新兴的传感元件，用光纤光栅制作的压力传感器具有体积小，重量轻，不受电磁干扰等优点。然而，裸FBG的压力灵敏度低，在70Mpa的压力下，裸FBG的波长仅变化0.22nm。随着科技的发展，人们对压力传感器提出了精度高，量程大，响应快等要求。有一些研究者提出了波纹管，弹性薄膜，高分子聚合物等作为压力形变体。这些压力形变体虽然具有较高的灵敏度，但是其测量量程不大，因此限制了高压测量的应用。

发明内容：

为了解决现有的光纤布喇格光栅高压传感器在大范围内很难获得高灵敏度的技术问题，本发明专利提出一种弹性形变范围大、线性好、重复性高、易于生产的碳纤维层积复合材料。将光纤光栅粘贴在这种易于生产的碳纤维层积复合材料上，可以制作出量程大，线性好、重复性高的高灵敏度压力传感器。

为了解决这一问题，本发明的技术方案是生产一种碳纤维层积复合材料，其包括(1)碳纤维薄片(Carbon Fiber Laminate简写为CFL)(2)环氧树脂胶。所述碳纤维薄片(1)被处理成为形状规则的，大小适中的方形，均匀地竖放在模子中，把环氧树脂胶倒在模子里，适当控制碳纤维薄片和环氧树脂胶的体积比例，一般是1∶1，或者可以稍有偏离。所述环氧树脂胶(2)的作用是把方形的碳纤维薄片紧密地粘贴在一起。待到环氧树脂胶固化以后，碳纤维层积复合材料(Carbon Fiber Laminate Composite简写为CFLC)生产完毕。

下面对本发明中的碳纤维层积复合材料的力学特性做简单介绍。

碳纤维薄片的弹性模量由以下公式给出，

GCFL-z=ECFL-x=Ef·EmVCFL-f·Em+VCFL-m·Ef---(1)]]>

E_CFL-y＝V_CFL-fE_f+V_CFL-mE_m    (2)

E_CFL-z，E_CFL-x和E_CFL-y是碳纤维薄片在z，x和y方向的弹性模量.E_f和E_m是碳纤维和环氧树脂胶的弹性模量。V_CFL-f和V_CFL-m是碳纤维和环氧树脂胶的体积比例.

碳纤维层积复合材料的弹性模量由以下公式给出