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第三章 碳纖車架內埋光纖感測器及 OTDR 檢測

3.3 碳纖車架內埋設光纖感測器的研發

3.3.3 埋設成果

使用OTDR儀器 1625nm波長量測埋設車架內的光纖訊號,光纖接頭與車

架一同埋設因此不需熔接光纖接頭。車架埋設訊號如圖3. 32 所示,在車架成型 加熱過程中有均勻的光損耗發生,損耗量約2.6~2.8dB,整體大致成為一個良好 量測的曲線。光纖與碳纖兩者互相結合為一體,碳纖發生嚴重受力的行為(裂痕 或者彎曲變形)連帶光纖也能感測的到(光纖就會產生事件損耗),利用OTDR 可 以量測這些事件。儀器動態範圍35dB 在此範圍之內發生的事件曲線皆可量測的 到,根據之後車架發生的事件曲線可以判定車架是否受到損傷與破壞,並且施 作自行車的結構健康檢測調查表,可預估未來有下列情況發生:

1.損壞狀況(一):如圖3. 33所示,曲線從埋設後的情況下降至事件 1或事件 2 的狀況。可以推估損害的發生可能有:

(1)製造損害:在製造時是否有偏離正常程序,造成曲線異常。

(2)運送損害:車架運送途中受到擠壓或微量變形。

(3)使用性損害:車架剛性變型過大,有可能導致搭接處和膠合處有異常;

內部有脫層現象。

2. 損壞狀況(二):如圖3. 34 所示,曲線從埋設後的情況下降至事件1的狀況。

可以推估損害的發生可能有:

(1)製造損害:在製造時碳布有扭曲,造成曲線異常。

(2)運送損害:車架運送途中受到衝擊撞傷。

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(3)使用性損害:車架某部位有受到撞傷,長期受力後裂縫擴大導致脫層破壞。

3. 損壞狀況(三):如圖 3. 35所示,曲線從埋設後的情況下降至事件1的狀況,

則是損壞狀況(二)的破壞擴大導致車架內部有斷裂情形。

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圖3. 1 車架形成流程圖

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圖3. 2 碳布埋設光纖示意圖 (把管壁厚度放大100倍的示意圖)

圖 3. 3車架組合圖(一)

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圖 3. 4車架組合圖(二)

圖 3. 5車架模具

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圖3. 6 熱壓臺

圖3. 7 碳纖管埋設的光纖線尺寸

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圖 3. 8碳纖管內埋設光纖線示意圖

圖 3. 9配合接頭形狀修改模具

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圖3. 10 修改模具整體

圖3. 11 接頭外部有樹脂無法拔出帽蓋

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圖3. 12 樹脂由帽蓋流入接頭內

圖3. 13 接頭套上耐熱橡膠

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圖3. 14 碳纖管內埋設光纖線成型前

圖3. 15 碳纖管內埋設光纖線成型後

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0 40 80 120

Distance, m -24

-20 -16 -12 -8 -4 0

Loss, dB

Before embedding After embedded

22m

圖3. 16 成型後OTDR偵測光纖在碳纖管內狀況

圖3. 17埋設光纖設計圖(盲區在車架外)

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圖3. 18光纖線盲區放置於車架外

圖3. 19光纖線盲區放置於車架外加熱成型

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圖3. 20 噴油前的磨砂

圖3. 21 改善埋設後光纖佈設圖(盲區在車架內)

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圖3. 22 碳纖車架埋設的光纖線尺寸

圖 3. 23車架模具示意圖

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圖3. 24模具修改處(接頭放置位置)

圖3. 25 埋設光纖線於未成行車架內

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圖3. 26 貼好的車架放入模具內準備加熱成型

圖 3. 27車架成型後開模

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圖3. 28 開模接頭保護位置

圖3. 29車架取出模具後(尚未修邊處理)

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圖 3. 30車架內埋光纖圖

圖3. 31車架膠合後

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0 40 80 120

Distance, m -24

Distance, m -25

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0 40 80 120

Distance, m -24

Distance, m -24

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