【摘 要】
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钢材的锈蚀是导致混凝土工程结构过早破坏的重要原因,结构的安全服役依赖于对钢材锈蚀状态的有效监测。光纤传感具有抗电磁干扰、灵敏度高、信号稳定等优点,近年来广泛应用于
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钢材的锈蚀是导致混凝土工程结构过早破坏的重要原因,结构的安全服役依赖于对钢材锈蚀状态的有效监测。光纤传感具有抗电磁干扰、灵敏度高、信号稳定等优点,近年来广泛应用于结构健康监测。光纤光栅作为光纤传感的重要组成,是利用其对应力、温度等的响应,通过对波长解调的一种监测技术。本文研究了一种基于Fe(C)膜和Bragg光栅的光纤锈蚀传感技术。该传感利用了Fe(C)膜的锈蚀敏感特性和Bragg光栅对应变或折射率的响应性能,实现对Fe(C)材料锈蚀状态的一种无损、实施和高效的监测。基于对Fe(C)膜和Bragg光栅的充分研究(第二章),得出电镀Fe(C)膜光栅(第三章)、磁控溅射Fe(C)膜光栅(第四章)和溅射Fe(C)膜刻蚀光栅(第五章)三种锈蚀传感方案。本文主要研究工作如下:(1)在已提出的基于电镀法制备Fe(C)膜和Bragg光栅锈蚀传感的研究基础上,深入研究电镀Fe(C)膜工艺,优化电镀参数提高成膜质量。进一步研究敏感膜光栅结构参数和锈蚀环境对传感特性的影响。对光纤传感和电化学监测进行比较,分析光纤传感的特点和优点。最后对模拟混凝土孔溶液环境进行锈蚀监测,研究混凝土环境中锈蚀特性。(第三章)(2)研究了磁控法制备Fe(C)磁性材料薄膜,并对薄膜进行测试分析。比较分析溅射和电镀成膜的质量,并对基于该两种制备方法敏感膜光栅锈蚀传感进行比较。最后,重点研究了磁控溅射Fe(C)膜光栅的耐蚀性、重复性和灵敏度等传感特性。(第四章)(3)提出了一种新型的基于Fe(C)膜和刻蚀Bragg光栅的折射率型锈蚀传感方法。(第五章)
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