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原文传递一种智能涂层监测系统及其应用

专利名称：	一种智能涂层监测系统及其应用
摘要：	本发明提供了一种智能涂层监测系统及其应用，属于防腐涂层领域。该智能涂层监测系统包括激光发射装置、光纤光栅传感器和智能监测平台，其中激光发射装置与光纤光栅传感器连接，用于向光纤光栅传感器输入脉冲信号；光纤光栅传感器使用时固定在涂层内部，并产生反射光信号；智能监测平台用于收集反射光信号，以实时监测涂层是否损坏。该智能涂层监测系统在涂层内部嵌入光纤光栅传感器，并将光纤光栅传感器与激光发射装置和智能监测平台连接，当涂层应力状态发生改变时，光纤和光纤内部的光栅受到应力作用产生应变使得光栅处的激光信号有所改变，通过智能监测平台可以实时监测整个涂层的应变状态变化，从而实时监测整个涂层上裂纹或者缺陷的出现。
专利类型：	发明专利
申请人：	华中科技大学;中国舰船研究设计中心
发明人：	张茂;蔡洪钧;刘建春;赵志勇;王新云;金俊松;邓磊;龚攀;唐学峰
专利状态：	有效
申请日期：	2021-11-25T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-08T00:00:00+0800
申请号：	CN202111415080.3
公开号：	CN114152630A
代理机构：	武汉华之喻知识产权代理有限公司
代理人：	石梦雅;张彩锦
分类号：	G01N21/95;C09D5/00;G;C;G01;C09;G01N;C09D;G01N21;C09D5;G01N21/95;C09D5/00
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号;
主权项：	1.一种智能涂层监测系统，其特征在于，该智能涂层监测系统包括激光发射装置(1)、光纤光栅传感器(5)和智能监测平台(4)，其中所述激光发射装置(1)与光纤光栅传感器(5)连接，用于向所述光纤光栅传感器(5)输入脉冲信号；所述光纤光栅传感器(5)使用时固定在涂层内部，并产生反射光信号；所述智能监测平台(4)用于收集所述反射光信号，以实时监测涂层是否损坏。 2.如权利要求1所述的智能涂层监测系统，其特征在于，所述智能涂层监测系统还包括环形器(2)，所述环形器(2)的第一端口与激光发射装置(1)连接，该环形器(2)的第二端口与光纤光栅传感器(5)连接，同时该环形器(2)的第三端口与智能监测平台(4)连接，以保证信号单向传输。 3.如权利要求1所述的智能涂层监测系统，其特征在于，所述激光发射装置(1)用于输入触发脉冲信号。 4.如权利要求1所述的智能涂层监测系统，其特征在于，所述智能监测平台(4)根据所述反射光信号的中心波长漂移量判断涂层是否损坏。 5.如权利要求1所述的智能涂层监测系统，其特征在于，所述智能监测平台(4)包括滤波器(8)、信号检测与处理模块(9)和预警模块(10)，其中所述滤波器(8)与环形器(2)的第三端口连接，用于收集反射光信号；所述信号检测与处理模块(9)根据所述反射光信号获得应变信息；所述预警模块(10)根据应变信息进行破损预警。 6.如权利要求1所述的智能涂层监测系统，其特征在于，所述智能监测平台(4)的工作流程为： S1利用滤波器(8)分离出反射光信号中的有效光信号并传递给信号检测与处理模块(9)； S2信号检测与处理模块(9)将有效光信号转化为电信号，根据电信号和激光发射装置(1)的脉冲信号解调出中心波长漂移量，然后根据所述中心波长漂移量获得对应的应变并传递给预警模块(10)； S3所述预警模块(10)在所述应变超出正常范围时进行预警，并标记出发生异常的位置。 7.如权利要求6所述的智能涂层监测系统，其特征在于，步骤S2中，利用下式计算应变：式中，ε为应变，ΔλB为中心波长漂移量，neff为纤芯有效折射率，P12和P11为光纤应变张量的分量，ν为纤芯材料的泊松比常数，Λ为光栅栅格周期。 8.如权利要求1～7任一项所述的智能涂层监测系统，其特征在于，所述光纤光栅传感器(5)以阵列排布方式嵌在涂层内部。 9.一种智能涂层，其特征在于，该智能涂层包括复合涂层结构(3)、激光发射装置(1)和智能监测平台(4)，其中所述复合涂层结构(3)包括涂层(6)和嵌在所述涂层(6)内部的光纤光栅传感器(5)，所述激光发射装置(1)与光纤光栅传感器(5)连接，用于向所述光纤光栅传感器(5)输入脉冲信号；所述智能监测平台(4)用于收集所述光纤光栅传感器(5)产生的反射光信号，以实时监测涂层是否损坏。 10.如权利要求9所述的智能涂层，其特征在于，利用磁控溅射、化学气相沉积、热喷涂的方式在基材(7)上喷涂预设厚度的涂层(6)作为光纤支撑层；然后在所述光纤支撑层上以阵列方式铺设光纤光栅传感器(5)作为光纤传感层；最后在所述光纤传感层上利用冷喷涂技术制作预设厚度的涂层(6)使光纤光栅传感器(5)完全嵌入涂层(6)内部。
所属类别：	发明专利