碳纖管內埋設光纖感測器測試

在埋設光纖於碳纖車架之前，先用碳纖管測試是否能夠在高溫高壓環境下 光纖感測器埋設能正常。光纖線在碳纖管的出口是量測光纖的必須條件，如何 保護光纖線出口是設計與改善的重點。設計將接頭與光纖線一起埋設也就是將

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pigtail埋設於碳纖管中並且嘗試如何放置於模具內並且修改模具。

3.2.1 實驗設備

1.光纖線：採用SM/125/250單模光纖 20m，線直徑0.25mm。 2.光纖接頭：FC/PC

3.光纖套管：0.9mm的Hytrel耐高溫套管 4. 埋設項目：碳纖管(車架下管)

3.2.2 研發方法

1.準備特製光纖 pigtail：

在埋設光纖於碳纖車架之前置作業，先準備在高溫高壓環境特製的光纖 線。光纖線必須有接頭在車架外才可量測，考慮光纖線出口太細小容易損壞，

因此使用 SM/125/250 FC/PC 單模光纖的 pigtail 線全長 20m。接頭必須使用耐 150℃的接頭FC/PC較為適用。在光纖接頭前端7cm採用耐熱式900μm的Hytrel 套管，其餘長度19.93m為裸光纖如圖3. 7。接頭加熱加壓時光纖線與接頭銜接 點會受到損壞，因此在光纖接頭前端有耐熱套管保護光纖線，套管管徑對於碳 纖管壁較大，耐熱套管也不宜太長。

2.碳纖管埋設光纖線：

光纖接頭的位置須要將車架模具作適當修改，是埋設光纖需要克服的困難 之一，而碳纖管埋設光纖相較碳纖車架內埋設光纖容易，於是先以碳纖管取代

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車架作為埋設對象。作為模擬車架的碳纖管，選擇車架下管為埋設對象(下管長 度較長)。預浸布為非均向特性，因此按照車架設計黏貼的步驟以每片預浸布大 小裁切成碳纖管疊層由內到外分別為第一層 137mm×500mm×0.22mm ±45°碳 紗、第二層139mm×500mm×0.11mm 0°碳紗、第三層141mm×500mm×0.22mm ± 45°碳紗、第四層143mm×500mm×0.11mm 0°碳紗，選擇在第三層碳紗及第四層 碳紗之間的夾層內埋設光纖，量測光訊號。在直徑為40mm長度500mm 的碳纖 圓管埋設光纖，埋設光纖線長度受限於管徑與管長無法過長，因此使用 20m。 主要以能在碳纖管成型後讀取光訊號以及模具修改成功為主。埋設好光纖線後 再把最後一層的碳布貼上，如圖3. 8。

3.修改模具

配合接頭形狀修改模具多次，接頭以平緩的角度銜接主體模具成果最好。

接頭成型後較不易折斷、接頭的光纖線不容易扭曲，如圖3. 9、圖3. 10。 4.保護光纖接頭

保護光纖接頭是研發中最重要的部分。為了避免接頭弄髒以及加熱的過程 熔化，接頭帽蓋從原本塑膠材質換用鋁製帽蓋。此外，碳布加熱流出的樹脂會 流入鋁製帽蓋的縫隙裡面以及流入接頭內，如圖 3. 11、圖3. 12。套上耐熱橡膠 套保護，防止樹脂流入鋁製帽蓋的縫隙裡面以及流入接頭內。最後接頭部分需 要用小片碳布小心的固定形狀，如圖3. 13、圖 3. 14。

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5.埋設成果：

上述步驟完成後加熱150℃並在碳布內的氣袋灌入氣壓 10 kg/cm²成型，成 型後如圖3. 15。成型後透過OTDR 用1625nm波長、10ns、15秒解讀光訊號。

OTDR軌跡圖型顯示光訊號在碳纖管內能夠通過，如圖 3. 16。可以將此種埋設 型式應用在車架上面。