專利名稱：可用作傳感器或照明裝置組件的光學(xué)纖維基質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種包括功能光學(xué)纖維的分布式光學(xué)纖維稀松布
(scrim)的制造方法、由此制造的功能光學(xué)纖維稀松布、和其中結(jié)合 有光學(xué)纖維稀松布的復(fù)合材料。這種光學(xué)纖維稀松布可用于傳感器組 件(例如，作為破裂、應(yīng)變、壓力或扭矩的檢測(cè)器)、照明組件(例如， 在多種提供光的應(yīng)用中)或數(shù)據(jù)分配組件。本發(fā)明的公開內(nèi)容描述了 多種稀疏布織物，特別是粘接的非織造稀疏布材料，每種材料均包括 至少一種光學(xué)纖維，該光學(xué)纖維具有至少跨過織物長(zhǎng)度或?qū)挾鹊倪B續(xù) 通路。
背景技術(shù)：
過去就已經(jīng)將光學(xué)纖維添加至紡織品結(jié)構(gòu)、層壓材料(laminate) 或復(fù)合材料中，以利用這些纖維的功能屬性，如在較長(zhǎng)的距離上傳輸 光和編碼于光內(nèi)的數(shù)據(jù)的能力。此外，對(duì)纖維進(jìn)行改進(jìn)——例如涂層 和/或纖維中的機(jī)械切口、纖維中的小半徑彎曲部或光學(xué)纖維包層或保 護(hù)層的化學(xué)改性一一可以導(dǎo)致光從纖維泄漏，光傳輸降低。如果光傳 輸降低是由于與外部刺激的相互作用所致，則可以使用漏光來提供傳 感特性。光信號(hào)輸入的偏振、傳播模式、介面效應(yīng)的變化或者其它相 關(guān)光學(xué)參數(shù)的變化也可以加以處理，以在諸如紡織品基質(zhì)的傳感功能 性上獲得所需的效應(yīng)。另外可選地，光從光學(xué)纖維中泄漏可以為紡織 產(chǎn)品提供有意的照明效應(yīng)。
:一些^^;中，光學(xué)纖維的載光和光分布功能用于為織物提供光 源或定向照明能力。
例如，美國(guó)專利第4,234,907號(hào)公開了在機(jī)織織物中使用光學(xué)纖維 代替一些傳統(tǒng)紗線。光學(xué)纖維表面被有意地劃傷，使得光可以從纖維
逃逸，為機(jī)織織物提供整體的照明。在該應(yīng)用中有許多平行的光學(xué)纖 維，這些光學(xué)纖維必需在其末端聚集在一起，從而使光耦合進(jìn)整個(gè)陣 列中，從而照亮整塊布料。將光學(xué)纖維加入至機(jī)織結(jié)構(gòu)中使纖維暴露 于巻曲和小半徑的彎曲部。在徑向或緯向上加入光學(xué)纖維。在緯向上，
使用能將光學(xué)纖維"末尾"僅留在一個(gè)織邊(selvage)上的專用機(jī)器。 美國(guó)專利第4,652,981號(hào)利用光學(xué)纖維的載光能力來產(chǎn)生照明帶。 在該應(yīng)用中，光學(xué)纖維并不是結(jié)合在紡織品中，而是松散地捆扎在管 子中。
美國(guó)專利第4,727,603號(hào)描述了通過織物加進(jìn)多根側(cè)面發(fā)光的光學(xué) 纖維并將其連接在織物有美感的一側(cè)用于在該表面上形成發(fā)光的美學(xué) 外觀。這些纖維被捆扎在織物非美感的一側(cè)上，從而將光引入其中。 這種加入光學(xué)纖維的方式通常是將光學(xué)纖維分布在表面上的一種更為 人工密集的方式，因?yàn)槔w維是在紡織品制成之后添加到紡織品上，而 不是在織物形成過程屮結(jié)合的。
美國(guó)專利第4,875,144號(hào)是'603號(hào)專利的變體，其中光學(xué)纖維聚集 成束，使得不同顏色的光可以傳輸?shù)讲煌氖小Ｃ绹?guó)專利第6,217,188 號(hào)是前述方法的另一變體，其使用顏色可變化的發(fā)光二極管和亮度控 制來產(chǎn)生更加吸引眼球的視覺顯示以表現(xiàn)出纖維光學(xué)。在美國(guó)專利第 5,424，922號(hào)中，應(yīng)用類似的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生發(fā)光的安全服裝。在美國(guó)專利第 5,722,757號(hào)中，將發(fā)光二極管和不均勻的側(cè)面發(fā)光光學(xué)纖維結(jié)合到軟 物上，以便為諸如鞋提供照明。
美國(guó)專利第4,754,372號(hào)公開了一種具有纖維面的地板或墻壁覆蓋 復(fù)合材料，光學(xué)纖維從該纖維面上突出，以提供發(fā)光效果。在該方法 中，多根平行的光學(xué)纖維聚集在一起以便將光束聚在其中。光學(xué)纖維 加入至復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，但是纖維本身在任何單個(gè)紡織品組件中并不 是不可或缺的。美國(guó)專利第6,709,142號(hào)公開了一種帶有光學(xué)纖維條帶 的手套，該光學(xué)纖維條帶置于手套內(nèi)外層之間，使得光可以從手套中 泄漏出，以便為使用者提供照明。
,微H輔滅感器資腳誠(chéng)
在其它紡織品應(yīng)用中，制造商利用了光學(xué)纖維對(duì)其機(jī)械彎曲、扭
轉(zhuǎn)、伸長(zhǎng)、斷裂狀態(tài)或其中存在纖維的化學(xué)狀態(tài)以及伴隨的纖維光學(xué) 系統(tǒng)折射光學(xué)指數(shù)變化的敏感性(這導(dǎo)致光線如何通過光學(xué)纖維傳播 發(fā)生變化)。
例如，在美國(guó)專利第5,567,932號(hào)中，多根平行光學(xué)纖維加入至廢
物圍堵土工膜(waste containment geo-membrane)中。它們被描述為層
壓在結(jié)構(gòu)中或構(gòu)成紡織品的必需部分。它們?cè)诳v向上平行地加入。光 學(xué)纖維被捆扎以輸入光。監(jiān)控光通過光學(xué)纖維的傳輸，以尋找裂口、
坡體蠕變(slope creep)、沉陷(subsidence)、浸出物(leachate)水平、
火和所存在材料的類型和從該部位的泄漏。該專利沒有提供如何將纖 維加入至紡織品中的細(xì)節(jié)。與將其直接加入至紡織品中相比，將光學(xué) 纖維放置在復(fù)合材料中涉及額外的工藝和人力。
在美國(guó)專利第6,145,551號(hào)中，公開了加入光學(xué)纖維作為數(shù)據(jù)傳輸 線或傳感線的機(jī)織產(chǎn)品。美國(guó)專利第6,381，482號(hào)進(jìn)一歩將該概念拓寬 至包括加入了傳感用光學(xué)或電纖維的管狀、平幅機(jī)織(flat woven)或 針織產(chǎn)品。織物必須舒適并且有功能，因?yàn)槠浯┐饕拷说钠つw以 監(jiān)測(cè)其生命特征。美國(guó)專利第6,687,523號(hào)公開了帶有用于向外部裝置 通信的工具、用于保證松緊合適(snug fit)的裝置的上述制品，以制 成監(jiān)測(cè)嬰兒生命特征(例如，防止新生兒猝死綜合癥)的服裝。另外 設(shè)計(jì)用于服裝的舒適、耐用的這些紡織品也能具有復(fù)雜的構(gòu)造。
美國(guó)專利第6，727，197號(hào)中公開了另一個(gè)集成了光學(xué)纖維的可穿著 紡織品的實(shí)例。該光學(xué)纖維用于機(jī)織、針織或編織的數(shù)據(jù)或電傳輸電 纜中。該織物易于織造、可洗滌、耐腐蝕，并具有很高的疲勞強(qiáng)度。 因?yàn)樵摽椢镌O(shè)計(jì)成穿著用的，其還具有服裝織物典型的非常正面 (full-faced)的紡織品結(jié)構(gòu)。
在美國(guó)專利第6,299，1.04號(hào)中， 一組光學(xué)纖維以及光源和檢測(cè)器連 接在降落傘上，用于監(jiān)控展開過程中施加于降落傘的負(fù)荷。該光學(xué)纖 維檢測(cè)系統(tǒng)在降落傘生成之后與其連接，因此，其并不是紡織品的必 需部分。此外，在將系統(tǒng)裝配在一起時(shí)還涉及大量人力的問題。
在己公開的美國(guó)專利申請(qǐng)第2004/0240776Al號(hào)中，公開了將光學(xué) 纖維用于座位占用傳感器用的紡織品。基于光學(xué)纖維的傳感器檢測(cè)位 于座位上的負(fù)荷所引起的布拉格波長(zhǎng)的微彎曲或改變。光學(xué)纖維可以
機(jī)織到座位覆蓋物中或襯墊中。
因此，已經(jīng)有許多基于紡織品的產(chǎn)品將光學(xué)纖維集成至紡織品中、 連接在紡織品上或加入至帶有發(fā)光或傳感用的紡織品的復(fù)合材料中。 但是，所公開的制品使用多根平行的光學(xué)纖維，并且不包括以彎曲的 方式沿紡織品放置的單根光學(xué)纖維。使用在紡織品制品的整個(gè)寬度和/ 或長(zhǎng)度上分布的單根纖維能簡(jiǎn)化光電路，這對(duì)傳感或發(fā)光裝置來說是 必需的，因?yàn)檫@僅需要有單光源和任選的單個(gè)傳感器。
而且，將光學(xué)纖維直接集成在紡織品結(jié)構(gòu)中使得人們?nèi)菀讓⑾嚓P(guān) 的紡織品加入到復(fù)合材料中，例如，并且確?？芍貜?fù)地放置光學(xué)纖維。 許多上述的現(xiàn)有制品需要在制造后將光學(xué)纖維系統(tǒng)附加在制品中(即， 在紡織品制成后將光學(xué)纖維固定在紡織品上)。本發(fā)明的公開內(nèi)容提供 了一種纖維光學(xué)織物，其中光學(xué)纖維被集成到織物結(jié)構(gòu)中。
在少數(shù)實(shí)例中，光學(xué)纖維直接加入至機(jī)織、針織或編織的織物中， 以產(chǎn)生對(duì)摩擦、彎曲、洗滌和類似條件具有高度耐受性的織物。在這 些實(shí)施方式中，可以在織物的制造過程中使纖維具有很高程度的小半 徑彎曲部或巻曲部，導(dǎo)致基本上不能無損耗地傳輸光。在光學(xué)纖維通 路非常長(zhǎng)的應(yīng)用中，這種光學(xué)纖維巻曲所致的光損耗可能是不可接受 的。本公開內(nèi)容通過提供一類稀松布織物而解決了這一問題，其中光 學(xué)纖維以基本上不含小半徑彎曲部的方式結(jié)合在其中。任選地，單根 纖維的連續(xù)長(zhǎng)度可以延伸貫穿整個(gè)織物。
由于光學(xué)纖維的經(jīng)濟(jì)學(xué)通常要求節(jié)約地使用該纖維，使用光學(xué)纖 維作為組成部分的紡織品可以優(yōu)選地以開放結(jié)構(gòu)來進(jìn)行實(shí)施，例如稀 松布，其中相鄰的紗線之間有大量開放空間。本發(fā)明的公開內(nèi)容提供 了多種其中結(jié)合有光學(xué)纖維的稀松布織物。由于其開放結(jié)構(gòu)，這種制 品可以更容易地加入到多種復(fù)合材料中，包括樹脂浸制復(fù)合材料(熱 固性或熱塑性)、紡織品復(fù)合材料、水泥質(zhì)復(fù)合材料、具有各種柔性、
剛性和半剛性基質(zhì)，例如木材、金屬片材、箔、多層增強(qiáng)材料(腿M-ply layup)的層壓材料和類似物。應(yīng)當(dāng)理解到，不要求復(fù)合材料本身具有開 放結(jié)構(gòu)，而是僅僅稀松布具有這樣的結(jié)構(gòu)。 在此描述本方法的其它目標(biāo)和優(yōu)勢(shì)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有開放結(jié)構(gòu)的紡織品基質(zhì)，其通常稱 作稀松布，其中該稀松布具有至少一根用于提供傳感特性、照明特性
或數(shù)據(jù)傳感特性的集成(integrated)光學(xué)纖維。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種稀松布織物，其中至少單根光學(xué) 纖維可以在紡織品的整個(gè)表面上分布，優(yōu)選其以彎曲的通路跨過該紡 織品的寬度，從而在紡織品的整個(gè)表面上提供均勻的敏感性或照明。 任選地，或者另外地， 一根或多根光學(xué)纖維可以貫穿稀松布織物的長(zhǎng) 度(機(jī)器方向)以基本上平行的通路進(jìn)行延伸。
本發(fā)明的另一目的是提供一種稀松布織物，其中光學(xué)纖維加入了 最少程度的巻曲部，這樣可盡量減小從纖維上不希望的光損耗。
本發(fā)明的另一目的是提供一種光學(xué)纖維在紡織品表面上分布時(shí)具 有方形(square)或成角(angled)圖案的稀松布織物。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種紡織品基質(zhì)，由于其具有開放結(jié) 構(gòu)，可以容易地加入到多種復(fù)合材料中，所述復(fù)合材料包括樹脂浸制 復(fù)合材料、紡織品復(fù)合材料、水泥質(zhì)復(fù)合材料、具有各種柔性、剛性 和半剛性基質(zhì)，例如木桐'、金屬片材、箔、多層增強(qiáng)材料(muM-plylay up)的層壓材料和類似物。
本發(fā)明的另一 目的是提供一種稀松布，該稀松布提供光學(xué)纖維的 功能，以及屬于稀松布中其余紗線的增強(qiáng)或拉伸性能。
本發(fā)明的另一目的是提供一種易于制造的光學(xué)纖維構(gòu)造或光電 路，其可加入到照明、傳感或數(shù)據(jù)分配產(chǎn)品中。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是能夠提供一種光學(xué)纖維分布式網(wǎng)絡(luò)，其 用于監(jiān)控分布表面上的條件，例如，像航空器機(jī)身或橋梁那樣的結(jié)構(gòu) 復(fù)合部件中的應(yīng)力，或者反應(yīng)器中的環(huán)境條件，其中應(yīng)力可以通過， 例如光學(xué)纖維中的破裂來指示。
本發(fā)明的公開內(nèi)容涉及一種紡織品稀松布材料，其中至少單根連 續(xù)的光學(xué)纖維優(yōu)選地在機(jī)器交叉方向(cross-machine direction)、機(jī)器 方向或這兩個(gè)方向上加入。產(chǎn)生的功能材料可以單獨(dú)地或與其它材料 組合用作傳感元件、光提供元件或數(shù)據(jù)分配元件。稀松布材料可以是 粘接的(adhesively bonded)無諱(laid)稀松布、熱粘合(thermally
bonded)無諱稀松布、襯煒經(jīng)編(weft-inserted warp knit)稀松布、多 向針織(multi-axial knit)稀松布、機(jī)織稀松布、交叉(cross-plied)稀松 布或縫編(stitch-bonded)稀松布。在一個(gè)實(shí)施方式中，稀松布和最終 的功能復(fù)合材料的制造得到簡(jiǎn)化，因?yàn)閱胃鈱W(xué)纖維沿紡織品的長(zhǎng)度 以彎曲的通路進(jìn)行分布。
圖1是紡織品稀松布材料的俯視圖，其中以彎曲通路走向的連續(xù) 光學(xué)纖維包括諱紗(weft);
圖2是紡織品稀松布材料的俯視圖，其中光學(xué)纖維包括經(jīng)紗(warp) 和諱紗；
圖3是紡織品稀松布材料的俯視圖，其中多根以彎曲通路走向的 光學(xué)纖維包括緯紗；
圖4是三向紡織品稀松布材料的俯視圖，其中以彎曲通路走向的 光學(xué)纖維包括諱紗；
圖5A是復(fù)合材料的俯視圖，其中光學(xué)纖維稀松布與一層薄膜或織 物組合在一起；
圖5B是復(fù)合材料的俯視圖，其中僅有織邊(selvage)紗線的光學(xué) 纖維稀松布與一層薄膜或織物組合在一起；
圖6是襯緯經(jīng)編織物的俯視圖，其中以彎曲通路走向的光學(xué)纖維 包括諱紗；
圖7是已經(jīng)縫制在非織造薄板上的縫編織物的俯視圖，其中以彎 曲通路走向的光學(xué)纖維包括縫編織物的緯紗；
圖8是機(jī)織稀松布織物的俯視圖，其中以彎曲通路加入的光學(xué)纖
維包括緯線(mi);
圖9A是復(fù)合材料的剖視圖，該復(fù)合材料包括光學(xué)纖維稀松布作為 其中心層；和
圖9B是可選的復(fù)合材料的剖視圖，該復(fù)合材料包括光學(xué)纖維稀松 布作為其中心層。
具體實(shí)施例方式
光學(xué)雜游微
例如，在電信工業(yè)中，光學(xué)纖維普遍用于，例如以極低的信號(hào)損 耗在很長(zhǎng)的距離上使用光脈沖傳輸信號(hào)。光學(xué)纖維一般具有至少三部
分內(nèi)芯(core)、包層(cladding)和緩沖涂層(buffer coating)。
光在其中傳播的內(nèi)芯通常由玻璃(如二氧化硅)制成，其已經(jīng)設(shè) 計(jì)成吸收或散射損耗最小。另外可選地，內(nèi)芯還可以由聚合物制成， 例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚苯乙烯，盡管這些內(nèi)芯有使光 更加衰減的趨勢(shì)。內(nèi)芯通常具有圓柱形，其是光學(xué)纖維的中心。
包層是圍繞內(nèi)芯的外部材料，通常折射光學(xué)指數(shù)低于內(nèi)芯。在內(nèi) 芯和包層之間的邊界處的這種折射指數(shù)不匹配(mismatch)導(dǎo)致假如 撞擊角度小于臨界角度時(shí)，光從內(nèi)芯撞擊到包層上，并反射回內(nèi)芯內(nèi)。 這種反射稱為"全內(nèi)反射"，是光學(xué)纖維能夠以很低的損耗在很長(zhǎng)的距 離上傳輸光的基本原理。對(duì)于大于臨界角度的角度，光可以從內(nèi)芯中 泄漏出，導(dǎo)致信號(hào)衰減。
光學(xué)纖維的優(yōu)勢(shì)之一在于即使當(dāng)光學(xué)纖維被彎曲、扭曲或通過其 它方式機(jī)械變形時(shí)也可以傳輸光。但是，如果光學(xué)纖維暴露于臨界彎 曲半徑之下的彎曲半徑，通過纖維的光傳輸會(huì)大大降低。通常的玻璃 內(nèi)芯光的學(xué)纖維最小彎曲半徑為大約1英寸，而聚合物內(nèi)芯的光學(xué)纖 維的最小彎曲半徑為大約0.125 cm。
緩沖涂層通常是內(nèi)芯和包層之上并保護(hù)其免受濕氣和損傷的塑料 涂層。在一些實(shí)施方式中，可以不存在有緩沖涂層。在一些可能優(yōu)選 的實(shí)施方式中，緩沖涂層由易于壓縮的材料(例如PVC)制成，從而 降低了光學(xué)纖維因偶然接觸而巻曲或破裂的可能性。根據(jù)產(chǎn)品的需求， 上述基本的覆層之上可以添加額外的覆層。
光學(xué)纖維能提供為單模(single-mode)或多模(multi-mode)纖維。 單模纖維往往具有直徑較小的內(nèi)芯(大約10微米的量級(jí))并在特定波 長(zhǎng)下以很低的衰減傳輸紅外光。光僅僅通過該纖維在單一通路中傳播， 產(chǎn)生確定的光學(xué)曲線，其取決于纖維的幾何形狀、折射剖面的指數(shù)和 所傳播光的波長(zhǎng)。這些單模纖維提供了很高的信息承載能力和很低的 衰減性。
相反，多模纖維往往具有直徑較大的內(nèi)芯(大約60微米的量級(jí))，使得能傳輸波長(zhǎng)范圍較寬的紅外光。但是，多模纖維也表現(xiàn)出高于單 模纖維的衰減。通過多模纖維傳輸?shù)墓馔ㄟ^多個(gè)通路傳播，導(dǎo)致光學(xué) 曲線不太確定。
單?；蚨嗄＠w維均可以用于許多種應(yīng)用中。對(duì)于要求衰減較少的 應(yīng)用(例如在許多傳感應(yīng)用中)，可以優(yōu)選使用單模纖維。
在上述的光學(xué)纖維之外，逐漸地出現(xiàn)了其它類型的光學(xué)纖維——
例如光導(dǎo)管、感光纖維、偏振保持纖維、多階躍折射率纖維(multiple step-indexed fiber)、漸變式折射率纖維(graded index fiber)、小包層纖 維(reduced cladding fiber)、高指數(shù)纖維(high index fiber)、波導(dǎo)薄膜 (wave-guiding film)禾口光子晶4本纖維(photonic lattice fiber)。這些，fe 導(dǎo)纖維的所有變化形式均可以加入到本發(fā)明的用于不同應(yīng)用的光學(xué)纖 維基質(zhì)中。這些不同類型的光學(xué)纖維通常詳述于技術(shù)和產(chǎn)品文獻(xiàn)中， 關(guān)于這些內(nèi)容的信息可以很容易從互聯(lián)網(wǎng)上找到(例如，在制造商的 網(wǎng)址上)。
如上所述，光學(xué)纖維目前已經(jīng)在多種應(yīng)用中得到拓展。它們可以 用于數(shù)據(jù)傳輸，例如，作為電信工業(yè)用的陸線，以傳輸高密度信號(hào)。 它們已經(jīng)用作光導(dǎo)元件或光導(dǎo)管，以提供美感的或功能性的照明，或 者將光傳輸至不方便加入獨(dú)立光源的遠(yuǎn)程位置。該方法的一個(gè)實(shí)例是 在微創(chuàng)外科手術(shù)過程中使用光學(xué)纖維將集中的激光導(dǎo)入體內(nèi)。光學(xué)纖 維還用于將圖像從難于到達(dá)的地方傳輸至可以更有用于分析或捕獲的 地方。分布式照明領(lǐng)域正在越來越受關(guān)注。 一個(gè)地方的高強(qiáng)光能通過 大量集合光導(dǎo)管的分布為多處地方提供光。
由于光通過光學(xué)纖維傳輸受到纖維幾何形狀以及纖維部件的化學(xué)/ 光學(xué)特性的影響，使纖維的許多方面特性可用作傳感器。例如，不僅 纖維的重大變化(例如將其斷裂)可以影響光的傳輸，而且更為微小 的影響——例如，將纖維彎曲、機(jī)械性地延長(zhǎng)纖維或使其產(chǎn)生應(yīng)變、 將其暴露于改變內(nèi)芯或包層折射指數(shù)的化學(xué)品、將其暴露于溫度或濕 度的變化、或者將其暴露于影響內(nèi)芯吸收性損耗的電離輻射——也可 以影響纖維傳輸光的能力。
光學(xué)辦緣7V緣
光學(xué)纖維用于傳感目的的應(yīng)用在技術(shù)文獻(xiàn)中己經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的論 述，其代表性實(shí)例包括在以下的列表中。
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Novel optical fibers for sensing applications (用—"JM專感應(yīng)用白勺新光 令5纟千纟佳).Gambling, \V. A. Dep. Electron. Comp. Sci, Univ. Southampton, Southampton, UK. Jow77a/ 尸/2jks'/ca' ￡V Sc/ew"y c /"s/yw淤ewto (1987), 20(9), 1091-96.
通過選擇用于光學(xué)纖維的包層材料，其折射指數(shù)在暴露于化學(xué)試 劑、濕氣、pH變化或生物源時(shí)會(huì)發(fā)生改變，光學(xué)纖維正在越來越多地 用于向系統(tǒng)或復(fù)合結(jié)構(gòu)中提供傳感功能?？杀粰z測(cè)到的化學(xué)品包括烴 類，例如用于燃料，或可用于制造操作中的危險(xiǎn)工藝化學(xué)品。此外， 光學(xué)纖維還可以被制成為對(duì)來自核物質(zhì)的中子或電離輻射是敏感的。
對(duì)上面所列的刺激有敏感性的光學(xué)纖維的相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)的實(shí)例包
括
觀學(xué)，敏縱
Sensing ammonia with ferrocene-based polymer coated tapered
optical fibers (用涂有二茂鐵基聚合物的錐形光學(xué)纖維檢測(cè)氨).
Shadaram， Mehdi; Martinez, Juan; Garcia, Fernando; Tavares， David. Department Electrical Computer Engineering, University Texas-El Paso, ElPaso, TX， USA. F/6e，d/,rate^ 一oy (1997)， 16(1), 115-122.
Chemical sensing by surface plasmon resonance in a muitimode optical fiber(通過多模光學(xué)纖維中的表面等離子體共振進(jìn)行化學(xué)物質(zhì)檢 測(cè)) Trouillet, A.; Ronot-Trioli, C; Veillas, C; Gagnaire, H. Laboratoire Traitement du Signal et Instrumentation, CNRS-URA， Fr. Pwre J/ /9//e<i 一《 (1996), 5(2), 227-237.
Phase-sensitive polarimetric sensing in the evanescent field of single-mode fibers (單模纖維瞬逝場(chǎng)中的相敏感偏振式傳感).Lehmann, H.; Lippitsch， M. E.; Ecke, W.; Haubenreisser, W.; Willsch, R.; Raabe, D. Institut fuer Physikalische Hochtechnologie, Helmholtzweg 4, Jena， Germany. iSemws朋(i^4c/Mators, C7ze冊(cè)'C(3/ (1995), B29(l-3)， 410-15.
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變雄教縱
Optical sensing of pH in low ionic strength waters (〈氐尚子弓雖度7乂 中1 pH的光學(xué)傳感).Swindlehurst, Ben R.; Narayanaswamy, Ramaier. Department of Instrumentation and Analytical Science, UMIST, Manchester, UK. Sen'es C/zew/ca/ Seraora aw<i
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Evanescent sensing of biomolecules and cells (生物分子禾n細(xì)胞的
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微激鄉(xiāng)敏纖
Application of an optical fiber-sensing technique for nuclear power plant monitoring (光學(xué)纖維傳感技術(shù)在核電廠監(jiān)控中的應(yīng)用).Eiji, Takada; Nakazawa, Masaharu. Study Applying Optical Fiber Sensing Technique Nuclear Plant Monitoring, Fac. Eng., Univ. Tokyo, Tokyo, Japan. i/cw/2OTe" (1997)， 23(3)， 51-61.
Neutron-sensing scintillating glass optical fiber detectors (中子傳感 閃爍玻璃光學(xué)纖維傳感器).Bliss, M.; Reeder, P. L.; Craig， R.A. Pacific Northwest Laboratory, Richland, WA, USA. M/c/ea廠 Mafe"油 她腦g匿""1994), 23, 583-588.
Conception of an ionizing radiation detection scheme based on controlled light induced annealing of silica fibers (基于可控光弓l發(fā)萍火二 氧化硅纖維的電離輻射檢測(cè)方案概念).Vassilopoulos, C; Kourtis, A.; Mantakas， C. Natl. Cent. Sci. Res., Inst. Inf. Telecommunicat" Athens, Greece. ZEE/VoceetZ/wgs-J: Qptoe/ec/row/oy (1993), 140(4), 267-72.
光學(xué)纖維還可以用于對(duì)系統(tǒng)的多種機(jī)械變化，例如斷裂、應(yīng)變、 壓力、扭力、轉(zhuǎn)矩、加速和旋轉(zhuǎn)進(jìn)行傳感。這種傳感可以具體地用于 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，例如橋梁或飛行器機(jī)身的智能監(jiān)控系統(tǒng)，以感知即將 發(fā)生的故障。其它光學(xué)纖維系統(tǒng)還可以用于在很寬的溫度范圍內(nèi)以空 間分辨率進(jìn)行溫度測(cè)量。這種溫度測(cè)量可以用于制造過程反應(yīng)器、建 筑物中用于內(nèi)部溫度控制和類似目的。
基于分析測(cè)量技術(shù)，光學(xué)纖維傳感器可以用作干涉?zhèn)鞲衅?、吸?傳感器、外差傳感器、布拉格光柵傳感器、反向散射系統(tǒng)、反斯托克 斯溫度測(cè)量法、偏振光學(xué)時(shí)間域反射測(cè)量法和拉曼、布里淵和光學(xué)克 爾效應(yīng)傳感器，以及簡(jiǎn)單的裂縫探測(cè)儀。
用于對(duì)如上述列舉的機(jī)械變化進(jìn)行傳感的相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)的實(shí)例包
括
艦變游敏戲
Distributed sensing of strain in synthetic fiber rope and cable constructions using optical fiber sensors (使用光學(xué)纖維傳感器對(duì)合成纖 維繩索和電纜中應(yīng)力的分布式傳感).Uttamchandani, Deepak G.; Culshaw， Brian; Overington， M. S.; Parsey, M.; Facchini， Massimo; Thevenaz， Luc. Dep. Electronic Electr. Eng., Univ. of Strathclyde, Glasgow, UK. 尸raceWwgs < 57^ffi-77z6 /"ter"加'o腦/ 6bc/, C^/7'c"/
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W教力游敏微
Novel fiber grating sensing technique based on the torsion beam (基 于扭力束的新的纖維光柵傳感技術(shù)).Zhang, Weigang; Feng, Dejun; Ding, Lei; Zhang, Ying; Dong, Xin-Yong; Zhao, Chunliu; Dong， Xiaoyi. Institute of Modern Optics, Nankai Univ., Tianjin, Peop. Rep. China.
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觀度游敏縱
A high spatial resolution distributed optical fiber sensor for high-temperature measurements(用于高溫測(cè)量的高空間分辨率分布式光 學(xué)纖維傳感器).Feced, Ricardo; Farhadiroushan， Mahmoud; Handerek, Vincent A.; Rogers, Alan J. Department of Electronic and Electrical Engineering, King's College London, Strand, London, UK. i ev/evv Sc/e一c/w自畫to (1997), 68(10), 3772-3776.
Distributed sensing technique based on Brillouin optical-fiber frequency-domain analysis(基于布里淵光學(xué)纖維頻域分析的分布式傳感 t支術(shù)).Garus， Dieter; Krebber, Katerina; Schliep, Frank; Gogolla, Torsten. Ruhr-Universitaet Bochum， Bochum, Germany. C^/cs(]996), 21(17), 1402-1404.
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此外，光學(xué)纖維相對(duì)于傳感用電子系統(tǒng)具有一些優(yōu)勢(shì)。光學(xué)纖維 電纜不會(huì)腐蝕。由于它們不載有電流，不可能誘發(fā)火花或著火。它們 不像導(dǎo)電體那樣對(duì)電磁脈沖敏感。因此，光學(xué)纖維在對(duì)不同刺激進(jìn)行 傳感或者任選地提供照明或承載信息方面具有廣泛的應(yīng)用性，而且環(huán) 境穩(wěn)定性使其在加入到功能產(chǎn)品中時(shí)具有很高的價(jià)值。
f辨麥基處娜
為了提供可加工和/或加入到功能產(chǎn)品中的規(guī)則的、可制造的光學(xué) 纖維回路，優(yōu)選將光學(xué)纖維加入到稀松布織物中。
如本文所用，術(shù)語"稀松布"是指用作基礎(chǔ)織物或強(qiáng)化織物的具 有開放結(jié)構(gòu)的織物，其可以制造成粘合或熱粘合的無緯稀松布、襯緯 經(jīng)編針織稀松布、多向針織稀松布、縫編稀松布或交叉稀松布。這些 稀松布可以在制造過程中連接在載體層，例如薄膜或織物網(wǎng)上。
稀松布織物的開放結(jié)構(gòu)有助于其很容易地結(jié)合到復(fù)合結(jié)構(gòu)中。具 體地，在這些應(yīng)用中，使用粘合劑來結(jié)合多個(gè)層，稀松布的開放性使 得粘合劑得以流通，以致復(fù)合材料各個(gè)組成部分之間地結(jié)合得更強(qiáng)。
如本文所述，稀松布含有至少一組經(jīng)紗和至少一根交織紗(crossing yam)。優(yōu)選地，經(jīng)紗組含有大約每60英寸1根紗線至大約每英寸25 根紗線；更優(yōu)選地，經(jīng)紗組含有大約每30英寸1根紗線至大約每英寸 12根紗線；最優(yōu)選地，經(jīng)紗組含有大約每英寸1根紗線至大約每英寸 8根紗線。經(jīng)紗密度可以由若干因素中的任一種決定，這些因素包括， 例如，最終產(chǎn)品的拉伸要求。另外，還應(yīng)當(dāng)理解到，經(jīng)紗密度低(例 如大約每60英寸1根紗線)的稀松布可以直接附著在柔性載體薄片上， 以提供額外的機(jī)械穩(wěn)定性。
優(yōu)選地，交織紗的間隔為大約每10英寸1根紗線至每英寸24根 紗線；更優(yōu)選地，交織紗的間隔為大約每4英寸1根紗線至每英寸12 根；最優(yōu)選地，交織紗的間隔為大約每2英寸1根紗線至每英寸8根。 應(yīng)當(dāng)理解到，交織紗的間隔可以通過將多根纖維定位于在經(jīng)紗組上，或者通過定位單根纖維實(shí)現(xiàn)，使得它在織物的寬度上來回彎曲，如本 文所進(jìn)一步要描述的那樣。
為了達(dá)到本發(fā)明公開內(nèi)容的目的，目的稀松布要使至少單個(gè)光學(xué) 纖維連續(xù)通路在織物中走向或者結(jié)合在織物中。在第一個(gè)實(shí)施方式中， 在徑向上使用至少一根光學(xué)纖維，通常作為經(jīng)紗組的一部分，其中多 根紗線沿織物的長(zhǎng)度以基本上為直線的通路延伸。在該實(shí)施方式中， 術(shù)語"連續(xù)"是指光學(xué)纖維的通路在徑向上未斷裂或未分節(jié)。
在第二個(gè)實(shí)施方式中，其中緯向上至少結(jié)合有1根光學(xué)纖維，光 學(xué)纖維位于跨稀疏布寬度的彎曲通路中。術(shù)語"彎曲"是指單根光學(xué) 纖維的通路優(yōu)選跨稀疏布的寬度來回曲折。盡管可以優(yōu)選規(guī)則的(即 對(duì)稱的正弦形)曲線，這并非是必需的。類似地，盡管可以優(yōu)選彎曲 的光學(xué)纖維通路基本上跨織物的寬度延伸，這一要求也不是必要的。 應(yīng)當(dāng)注意到，彎曲通路本身可以交叉，例如，如果在放置光學(xué)纖維時(shí) 和通過膠粘劑、熱粘合、縫合或其它方式固定時(shí)之間光學(xué)纖維發(fā)生移 動(dòng)。最后，應(yīng)當(dāng)理解到，相同稀松布織物中可以存在有多個(gè)彎曲通路。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，交織紗是光學(xué)纖維。當(dāng)使用光學(xué)纖維 作為交織紗時(shí)，纖維的間隔受光學(xué)纖維在不經(jīng)歷明顯衰減的情況下可 以實(shí)現(xiàn)的最小彎曲半徑控制。具有玻璃制內(nèi)芯的光學(xué)纖維通常最小彎 曲半徑為大約1英寸，而具有聚合物內(nèi)芯的光學(xué)纖維最小彎曲半徑可
低至大約0.125 cm。
當(dāng)光學(xué)纖維結(jié)合到紡織品織物中時(shí)，光學(xué)纖維往往起到類似單絲 (monofilament)的作用。因此，這些光學(xué)纖維必需在加工和織物形成 的過程中小心加以處理，以生成功能性織物。與許多其它單絲類似， 光學(xué)纖維通常包裝在每一端都具有法蘭(flange)的巻軸(spool)上， 其中法蘭防止紗線脫開(slough off)(這可以由于紗線的表面摩擦低而 引起的)。
如果纖維開始從包裝上脫開，它會(huì)與自身絞合或打結(jié)，致使其斷 裂。在最小程度上，打結(jié)紗線也會(huì)引起制造過程停頓和稀松布中的瑕 疵。類似于單絲的紗線在涉及將紗線在同一方向上連續(xù)旋轉(zhuǎn)的制造過 程中還表現(xiàn)出扭轉(zhuǎn)的傾向。這種扭轉(zhuǎn)可以導(dǎo)致單絲，例如光學(xué)纖維絞 結(jié)和/或斷裂，或者至少使所產(chǎn)生稀松布的幾何形狀變形。此外， 一些
光學(xué)纖維可能抗拉強(qiáng)度非常低，導(dǎo)致在對(duì)其施加電壓脈沖(tension impulse)時(shí)，例如啟動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生斷裂。
為了解決這些困難，可以將光學(xué)纖維以幾種不同的方式為機(jī)器供 料。光學(xué)纖維可以置于圓筒(barrel)或類似容器中，該圓筒或容器具 有防止光學(xué)纖維從包裝中脫開并扭曲的壁，然后將光學(xué)纖維通過筒蓋 中的小孔供給稀松布形成機(jī)器。另一種選擇是使用驅(qū)動(dòng)軋輥將光學(xué)纖 維提供至稀松布形成機(jī)器中，其中對(duì)驅(qū)動(dòng)軋輥的速率進(jìn)行優(yōu)化，以防 止電壓脈沖。另外可選地，在將紗線供給稀松布形成機(jī)器之前，可以 使用蓄紗器(yarn accumulator)以保護(hù)紗線不受電壓脈沖影響，以及 使紗線發(fā)生一些扭轉(zhuǎn)，以抵消稀松布形成過程中所強(qiáng)加的扭轉(zhuǎn)。
除可以導(dǎo)致斷裂的扭轉(zhuǎn)傾向之外，光學(xué)纖維還具有與纖維彎曲有 關(guān)的獨(dú)特問題。在光從纖維中還是泄漏并增加衰減之前，光學(xué)纖維僅 可以彎曲至某一臨界彎曲半徑。這一特性使纖維在應(yīng)用中在沒有嚴(yán)重 衰減損耗的情況下可以經(jīng)受的半徑彎曲受到了功能上的限制，其取決 于所用纖維的類型。這種對(duì)彎曲半徑的敏感性通過稀松布的開放結(jié)構(gòu) 得以緩和。由于相鄰的經(jīng)紗和緯紗之間有相當(dāng)大的間隔，織邊上的線 圈(loop)可以具有足夠的半徑使光學(xué)纖維不開始衰減光。
微賴賴辦
有許多種織物形成技術(shù)可以提供結(jié)合有光學(xué)纖維的稀松布織物。 一個(gè)優(yōu)選的方法包括形成圖1所示的粘接稀松布。這種形成光學(xué)纖維 基質(zhì)10的方法包括形成兩組經(jīng)紗——上組6和下組6，，連續(xù)的機(jī)器交 叉方向紗線4 (在該情況下，為連續(xù)光學(xué)纖維)以彎曲的通路在其間走 向。
經(jīng)紗組6，6，的紗線可以選自本領(lǐng)域已知的市售紗線，包括短纖紗 (spun yarns)、復(fù)絲(muW-filament yarn)或單絲，其可以由聚酯、聚 酰胺、聚烯烴、陶瓷、玻璃纖維、玄武巖、炭、芳族聚酰胺、金屬或 其組合制成。經(jīng)紗6，6，可以另外地進(jìn)行絞合、覆層和/或合股(plied)。 它們可以任選地是單一組分或雙組分紗線，例如在鞘中具有低熔點(diǎn)粘 合材料的皮芯式(sheath-core)纖維。優(yōu)選地，經(jīng)紗6,6，可以是聚酯或 玻璃纖維。
圖1中還顯示了織邊紗線8，其固定了光學(xué)纖維基質(zhì)10的所需尺
寸?？椷吋喚€8優(yōu)選地選擇為強(qiáng)度高于剩余部分的經(jīng)紗6，6'，使得可以 向織邊紗線8施加更多的張力，以保持基質(zhì)10的寬度和緯紗的幾何形 狀。應(yīng)當(dāng)理解到，經(jīng)紗6，6，的旦尼爾(denier)決定基質(zhì)10的強(qiáng)度，紗 線6，6，可以選擇成為基質(zhì)10提供強(qiáng)化作用。因此，可以使用任意旦尼 爾的紗線，只要可以滿足最終產(chǎn)品(即基質(zhì)10或含有基質(zhì)10的復(fù)合 材料)的強(qiáng)度要求。
在一個(gè)實(shí)施方式中，通過使用在一組經(jīng)紗片(warp sheet)相反兩 端上的旋轉(zhuǎn)螺桿(rotating screw)和當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)將紗線穿過兩個(gè)螺桿之 間的單個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂，可以將機(jī)器交叉方向的紗線4 (優(yōu)選光學(xué)纖維)襯入 至經(jīng)紗組6，6，之間。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)向時(shí)，它們將在其之間延伸的紗線以固定 的數(shù)目/英寸襯入到經(jīng)紗片之間，以提供所需的結(jié)構(gòu)。這就是將單根紗 線以所謂的"方形圖案"置于經(jīng)紗片中的作用，如圖l所示。
方形圖案包括結(jié)合在彎曲通路中的方向交叉(cross-direction)的 紗線，其幾乎以直角與經(jīng)紗片交叉，在經(jīng)紗片的邊緣形成線圈，以一 定的固定間隔以與第一根紗線等相反的方向再次幾乎以直角與經(jīng)紗片 交叉。螺桿上螺紋(flight)之間的節(jié)距(pitch)決定紗線之間的間隔。 間隔可以通過更換機(jī)器中的螺桿來調(diào)節(jié)。因?yàn)榉较蚪徊娴募喚€沒有經(jīng) 緯交錯(cuò)或者以緊密的間隔圍繞多數(shù)其它紗線起圈，因此方向交叉的紗 線以最小的紗線巻曲(紗線中的小半徑彎曲)加入至織物中。紗線在 其位置上保持緊張狀態(tài)，通過使用織邊紗線來保持稀松布的幾何形狀， 該織邊紗線上施加有很高的張力，方向交叉的紗線圍繞其起圈。
依靠紗線中的殘余扭轉(zhuǎn)作用，交叉方向(即光學(xué)纖維)紗線可以 具有移動(dòng)的傾向，使得生成的稀松布不具有方形圖案，而是其中光學(xué) 纖維可以在經(jīng)紗片上移動(dòng)的圖案。在光學(xué)纖維傳輸光的能力不受該運(yùn) 動(dòng)損害的程度下，這種圖案不規(guī)則的稀松布完全可被接受用于目的應(yīng) 用。在交叉方向的紗線，優(yōu)選光學(xué)纖維能移動(dòng)的這些情況下，通過將 稀松布直接連接在載體基質(zhì)上或者將稀松布粘接固定就位，光學(xué)纖維 的移動(dòng)可以受到約束。
在優(yōu)選地粘接或熱粘合稀松布中，其中緯紗由光學(xué)纖維構(gòu)成，經(jīng) 紗設(shè)置成大約每2英寸1根經(jīng)紗至每英寸25根經(jīng)紗，由光學(xué)纖維構(gòu)成
的諱紗設(shè)置成大約每10英寸1根光學(xué)纖維至多達(dá)每英寸12根光學(xué)纖
維。更優(yōu)選的織物結(jié)構(gòu)為徑向上每英寸大約1至12根經(jīng)紗，緯向上大 約每4英寸1根光學(xué)纖維至每英寸8根光學(xué)纖維。最優(yōu)選的織物結(jié)構(gòu) 為每英寸大約1至8根經(jīng)線，每2英寸大約1根光學(xué)纖維至每英寸大 約4根光學(xué)纖維。如上所述，如果對(duì)光學(xué)纖維光傳輸?shù)囊蠛芨?，則 光學(xué)纖維的間隔(每英寸的諱紗數(shù))必須受在光開始在彎曲處泄漏之 前纖維可以承受的最小彎曲半徑所控制。
在可選的實(shí)施方式中，可以將獨(dú)立的光學(xué)纖維在機(jī)器方向以及交 叉方向上均置于織物結(jié)構(gòu)中，如圖2所示。在該實(shí)施方式中，光學(xué)纖 維加入到經(jīng)紗組4'和4"中，其間有機(jī)器交叉方向的紗線4 (也是光學(xué) 纖維)走向。產(chǎn)生的光學(xué)纖維基質(zhì)20具有多個(gè)不同的傳感通路、照明 線、數(shù)據(jù)分配線或其組合，其提供了穿過基質(zhì)20的不同的幾何路徑。 盡管所說明的是所有紗線均由光學(xué)纖維組成，但可以代替以使用光學(xué) 纖維和非光學(xué)纖維的組合，從而除提供光學(xué)功能之外還為稀松布提供 了機(jī)械強(qiáng)度。
圖3說明了粘接非織造稀松布材料30，其中多根紗線4、 12在機(jī) 器交叉方向上走向。再次，經(jīng)線組6位于交叉方向的紗線4、 12之上， 而經(jīng)線組6'位于交叉方向的紗線4、 12之下。如圖所示，紗線4是光 學(xué)纖維。紗線12是不同類型的纖維，例如，聚酯或玻璃纖維紗線。盡 管圖3中顯示了 3根交叉方向的紗線，但可以使用任意數(shù)量的紗線， 其僅僅受設(shè)備能力的限制。而且，盡管圖3在機(jī)器交叉方向上顯示了 兩根光學(xué)纖維，但所有機(jī)器交叉方向的紗線，以及，或者另外可選地， 經(jīng)紗組中的一些或全部紗線，可以是光學(xué)纖維。
通過將多種光學(xué)纖維加入到相同的紡織品中，有可能包括對(duì)不同 環(huán)境源(例如，某些化學(xué)品和濕氣)具有敏感性的纖維。另外可選地， 例如，可以將具有傳感能力的光學(xué)纖維與提供數(shù)據(jù)分配或照明功能的 光學(xué)纖維組合使用。不同的光學(xué)纖維也可以代表不同的數(shù)據(jù)分配節(jié)點(diǎn)。
在可選的實(shí)施方式中，多根交叉方向的紗線可以同吋以山形構(gòu)造 在經(jīng)紗片之間走向。例如，可以將多達(dá)96個(gè)紗線巻筒連接到旋轉(zhuǎn)軸上， 并同時(shí)供料給不同的螺桿螺紋中。使用該方法，織物結(jié)構(gòu)不再表現(xiàn)出 方形圖案，而是表現(xiàn)出圖4所示的所謂的"三向"圖案。在三向結(jié)構(gòu)
中，具有向上對(duì)角線斜面(diagonal slope)又具有向下對(duì)角線斜面的多 根緯紗4定位在多根縱向的經(jīng)紗6、 6'之間，上述經(jīng)紗位于緯紗4之上 和之下，從而產(chǎn)生三向稀松布40。在該情況下， 一根或更多根的交叉 方向的紗線4可以是光學(xué)纖維(如圖所示，兩根交叉方向的紗線均為 光學(xué)纖維)。
三向光學(xué)纖維基質(zhì)優(yōu)選的織物結(jié)構(gòu)的范圍是大約25 x 4 x 4 (徑向 上每英寸25根，緯向上在向上的對(duì)角線斜面上每英寸4根，緯向上在 向下的對(duì)角線斜面上每英寸4根)至2 x 1/6 x 1/6 (徑向上每英寸2根， 緯向上向上的對(duì)角線斜面上每6英寸1根，緯向上在向下的對(duì)角線斜 面上每6英寸1根)，最優(yōu)選為8xl/2x1/2 (徑向上每英寸8根，緯向 上向上的對(duì)角線斜面上每2英寸1根，緯向上向下的對(duì)角線斜面上每2 英寸l根)。如前文所述，光學(xué)纖維的間隔(每英寸的緯紗數(shù))必須受 在光開始在彎曲處泄漏之前纖維可以承受的最小彎曲半徑所控制。經(jīng) 紗密度可以由，例如，最終產(chǎn)品的拉伸要求所決定。
己經(jīng)提及，對(duì)于雙方向和三方向的稀松布(如圖l-4所示)，其中 光學(xué)纖維在平行通路中在機(jī)器方向上延伸的可選的實(shí)施方式可以如下 獲得形成其中光學(xué)纖維以任意所需間隔代替一根或更多根傳統(tǒng)經(jīng)紗 的經(jīng)軸(warp beam)。以這種方式，可以使光學(xué)纖維橫穿稀松布的長(zhǎng) 度。再次，光學(xué)纖維以相當(dāng)直的方式置于稀松布結(jié)構(gòu)中，以盡量減小 紗線的巻曲。在該方法的變體中，光學(xué)纖維可以與非光學(xué)纖維(例如， 玻璃纖維或聚酯)組合使用，以產(chǎn)生經(jīng)紗組，在該經(jīng)紗組中相鄰紗線 可以是不同的類型。
如上所述，無論交叉方向的紗線以方形或三向織物的形式襯入， 它們優(yōu)選永久地被固定在位。這通常用膠粘劑組合物來實(shí)現(xiàn)。在織物 形成的最初部分，紗線僅僅通過交錯(cuò)的紗線之間的摩擦保持就位。典 型地，然后將結(jié)構(gòu)(a)在輥上直接傳送至化學(xué)浸浴中，用膠粘劑涂覆 織物，(b)通過輥隙(或一組擠壓輥)傳送，擠壓掉過量的膠粘劑， 和(c)傳送至烘箱中，或者在一組用蒸氣或油加熱的罐(can)上傳送 使膠粘劑干燥并固化。光學(xué)纖維上的緩沖涂層是優(yōu)選的，以保護(hù)纖維 免于制造過程中引起的衰減，這種衰減是由軋輥(nip roll)處壓力對(duì) 內(nèi)芯或包層的損害所引起的。 用于將經(jīng)紗和交叉方向的紗線相互粘合在一起的膠粘劑可選自如 下物質(zhì)，例如，聚乙烯醇(PVOH)、丙烯酸類、聚乙酸乙烯酯、聚氯 乙稀、聚二氯乙烯、聚丙烯酸酯、丙烯酸膠乳、苯乙烯丁二烯橡膠
(SBR)、 EVA、塑料溶膠或任何其它合適的膠粘劑。而且，如果合適 的低熔點(diǎn)物質(zhì)作為紗線系統(tǒng)的一部分存在，則這些紗線可以任選地進(jìn) 行熱粘合，以形成光學(xué)纖維基質(zhì)。
通過修改用于制造前述稀松布的設(shè)置，可以得到這些稀松布的可 選實(shí)施方式。在形成稀松布時(shí)，在粘合劑軋輥(adhesive nip)之前使 用額外的輥，可引入柔性載體薄片，如非織造(例如熱壓粘合非織造 的、熔噴法非織造的或機(jī)梳非織造網(wǎng))、機(jī)織或針織紡織品、薄膜、紙 巻或箔。在該情況下，載體薄片，例如非織造的載體，可以提供結(jié)構(gòu) 支撐，使得將稀疏布保持在一起所需經(jīng)紗的量可大為降低。該實(shí)施方 式在圖5A中顯示，其中光學(xué)纖維基質(zhì)具有優(yōu)選由光學(xué)纖維制成的經(jīng)紗 組6, 6'、織邊紗線8和機(jī)器交叉紗線4，并與一層材料16結(jié)合，產(chǎn)生 復(fù)合材料50。盡管在一些應(yīng)用中可以優(yōu)選薄層非織造織物，覆層16 可以代替以由例如單層或多層薄膜、機(jī)織織物層、泡沫層、復(fù)合層和 類似材料的材料組成，其取決于最終產(chǎn)品中所要求的特性。
為了將經(jīng)紗降至最少，如圖5B所示，可以單獨(dú)使用織邊紗線8， 以將光學(xué)纖維4保持在織物寬度上，可以將所有額外的經(jīng)紗均除去。 該稀松布(由光學(xué)纖維4和織邊紗線8制成)直接鋪在柔性層16上， 并通過粘接或熱粘合區(qū)，將光學(xué)纖維直接固定在柔性載體基質(zhì)16上， 并產(chǎn)生復(fù)合材料52。 一個(gè)不太極端的實(shí)例(沒有顯示)可以包括，例 如，在形成稀松布時(shí)僅僅使用單個(gè)經(jīng)紗片。
在最極端的實(shí)例中，織邊紗線以及經(jīng)紗片均被除去，光學(xué)纖維直 接在載體薄片上以彎曲通路走向。通過將柔性載體與附著有光學(xué)纖維 的彎曲通路結(jié)合，以及將第二柔性載體僅與附著的單向紗線(例如， 僅有經(jīng)紗)結(jié)合，可以形成附著有載體層的交叉稀松布。使用該方法， 可以在機(jī)器方向上、在機(jī)器交叉方向上或這兩個(gè)方向上使用光學(xué)纖維。
#芽經(jīng)編#力織裙松布
另一種形成具有連續(xù)光學(xué)纖維的稀松布的方法是使用襯緯經(jīng)編機(jī)
來構(gòu)造織物，該機(jī)器可以獲自，例如，Liba Corporation或Mayer Corpomtion。這種機(jī)器在經(jīng)紗片的任一側(cè)裝有釘鉤系統(tǒng)(hook system), 使得當(dāng)諱紗走車(weft carriage)在其來回移動(dòng)時(shí)引入紗線時(shí)，諱紗圍 繞釘鉤成圈(loop),并通常在經(jīng)紗換向(indexing)之后，可被連續(xù)襯 入。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以襯入一根或更多根光學(xué)纖維。任選地， 一根或更多根光學(xué)纖維，加上可以為稀松布提供額外的緯向抗拉強(qiáng)度 的附加紗線，均襯入到稀松布中。襯諱紗線使用下針(knit stitch)例 如鉤編組織(tricot stitch)、平針組織(flat stitch)或者其一定組合與經(jīng) 紗片連接。以這種結(jié)構(gòu)，可以形成開放稀松布，其中光學(xué)纖維以直的 方式襯入，以盡量減小紗線的巻曲。
襯緯經(jīng)編織物的一個(gè)代表性實(shí)例在圖6中顯示。使用光學(xué)纖維4 作為光學(xué)纖維基質(zhì)60的緯線。經(jīng)紗66優(yōu)選由一種或更多種前述類型 的非光學(xué)纖維組成?？p編紗線(stitch yarn) 68顯示形成鉤編組織，優(yōu) 選纖維類型與經(jīng)紗66相同，但優(yōu)選其旦尼爾小于(直徑較小的紗線) 經(jīng)紗68。例如，僅僅作為實(shí)例，經(jīng)紗66可以是1000旦尼爾的高韌度 聚酯，而縫編紗線68是大小為70至150旦尼爾的聚酯。如圖所示， 光學(xué)基質(zhì)60中使用的縫編紗線可以多于緯紗(即，縫編紗線68與經(jīng) 紗66的連接要比縫編紗線68將經(jīng)紗66與光學(xué)纖維4連接更為常見)。 光學(xué)纖維緯襯之間的線跡(stitch)的數(shù)目可以變化，其取決于機(jī)器的 設(shè)置、光學(xué)纖維的彎曲半徑和所需的結(jié)構(gòu)。可以使用鉤編、平針或組 合線跡。前述的通常的結(jié)構(gòu)范圍同樣適用于襯緯稀松布。
另外可選地，也可以制造多向經(jīng)編稀松布，使得光學(xué)纖維可以類 似于三向稀松布的角度走向。
縫薪裙辦
作為進(jìn)一歩可選的實(shí)施方式，可以類似于襯緯經(jīng)編織物的形式形 成縫編稀松布，其受到類似限制。但是，稀松布與附加層，例如非織 造品連接。在制造稀松布時(shí)，通過直接將稀松布縫到非織造品上的針 織用針(knittingneedle)來進(jìn)行連接。這種構(gòu)造表示在圖7中。
在圖7中，光學(xué)纖維4包括紡織品的諱線。在該實(shí)施方式中，經(jīng) 紗是任選的(沒有顯示)。在形成復(fù)合材料70時(shí)，將柔性成巻制品(rolled
good) 16，如非織造織物或薄膜固定在稀松布上。在該情況下，基質(zhì) 16提供了結(jié)構(gòu)支撐，使得經(jīng)紗可以是任選的。覆層16可以由多種材料 組成，例如非織造品、單層或多層薄膜、機(jī)織或針織層(閉合或開放 結(jié)構(gòu))、泡沫層、箔、紙層、復(fù)合層和類似材料，其取決于最終產(chǎn)品所
需的特性。該實(shí)施方式與圖5中所示的類似，不同之處在于在圖7中， 稀松布是襯緯稀松布，而不是非織造稀松布?？p編紗線68將光學(xué)纖維 4固定在覆層16上。
以這些織物形成技術(shù)(襯緯經(jīng)編和縫編)，襯緯紗線的扭曲和產(chǎn)生 的扭結(jié)可以導(dǎo)致紗線的斷裂和光學(xué)連續(xù)性的損失。如上所述，優(yōu)選采 用退出(roll-off)機(jī)制或其它控制紗線扭曲和脫開的方法。
對(duì)于襯緯經(jīng)編和縫編稀松布，其中光學(xué)纖維通路在機(jī)器方向上以 平行通路延伸的可選實(shí)施方式可以如下獲得形成其中光學(xué)纖維以任 意所需間隔代替一根或多根傳統(tǒng)經(jīng)紗的經(jīng)軸。使用該方法，可以使光 學(xué)纖維橫穿稀松布的長(zhǎng)度。再次，光學(xué)纖維以相當(dāng)直的方式置于稀松 布結(jié)構(gòu)中以盡量減少紗線的巻曲。作為另一個(gè)可選的實(shí)施方式，與圖2 中顯示的類似，可以將獨(dú)立的光學(xué)纖維在機(jī)器方向以及機(jī)器交叉方向 上置于織物結(jié)構(gòu)中。
教織微蕃
另一種不太優(yōu)選的織造光學(xué)纖維稀松布的方法是通過機(jī)織。機(jī)織 光學(xué)纖維稀松布80是使用片梭織機(jī)(projectile weaving machine)制造 的，其使得光學(xué)纖維4具有彎曲的通路。將光學(xué)纖維4在經(jīng)紗26之上 和之下喂紗，該經(jīng)紗26優(yōu)選類型不同于光學(xué)纖維的纖維。另外可選地， 如上文，經(jīng)紗26可以是單一纖維類型或者多種纖維類型的組合，還可 以包括光學(xué)纖維作為一種成分。這種結(jié)構(gòu)在一些應(yīng)用中可能不太優(yōu)選， 因?yàn)橥ㄟ^將其穿過經(jīng)紗26編織在光學(xué)纖維4中引入了巻曲部。對(duì)于機(jī) 織稀松布，也適用前述稀松布結(jié)構(gòu)的大體范圍。
#絲辦娜灘游復(fù)會(huì)層
預(yù)計(jì)任何在先的強(qiáng)化織物均可以與附加的材料層連接，如圖9A和 9B中的代表性形式所示。這種復(fù)合材料可根據(jù)需要設(shè)計(jì)成提供減震、
耐久性、結(jié)構(gòu)支撐或負(fù)荷承載能力、熱性能、耐沖擊性、耐磨性、化 學(xué)包封性、選擇性化學(xué)品滲透性、擴(kuò)散層、剛度和各種其它性能。
可以任選地與結(jié)合有光學(xué)纖維的稀松布連接的覆層包括如下基 質(zhì)柔性、成巻制品、半柔性基質(zhì)或剛性基質(zhì)。在最終的復(fù)合材料中， 可以有一組、兩組或所有這些組代表的成分。
柔性成巻制品的實(shí)例包括非織造品、其它紡織品織物，例如機(jī)織、 針織或其它的稀松布層、薄膜、箔、泡沬、紙或其它合適的材料。非 織造品、織物和稀松布可以由聚烯烴、聚酯、聚酰胺、玻璃纖維或其 它本領(lǐng)域已知的材料制成。箔可以由各種種類的金屬制成。泡沫可以 由多種開放或閉孔泡沫，例如聚氨酯、聚苯乙烯、聚異氰脲酸酯
(polyisocyuranate)、泡沫橡膠和本領(lǐng)域已知的其它泡沫制成。
這些材料中的一些可以用于吸收沖擊能量，從而保護(hù)光學(xué)纖維稀 松布不受機(jī)械損傷。這些材料成為"能量吸收"材料。該組材料包括 開放和閉孔的泡沫、非織造品、橡膠和凝膠材料、和間隔織物(具有 在壓縮方向上走向的紗線、通常為單絲的三維紡織品，其能提供壓縮 性和回復(fù)性)。
為了保護(hù)光學(xué)纖維不受集中于很小面積上的機(jī)械損傷，復(fù)合材料 中可以包括有應(yīng)力分布材料。這些材料往往是將沖擊力散布至更大面 積上的半剛性或剛性材料。半柔性基質(zhì)的實(shí)例可以包括金屬薄片、復(fù) 合增強(qiáng)材料(lay up)和類似物。剛性基質(zhì)的實(shí)例可以包括金屬板；木制 品，例如膠合板(plywood)、定向包lj花板(oriented strand board)或類 似物；石膏或水泥質(zhì)板；陶瓷板；熱塑性或熱固性聚合板；和本領(lǐng)域 已知的其它材料。
可以使用附加層，以提供用以展開(deploy)制品、吸收沖擊以保 護(hù)光學(xué)纖維基質(zhì)、提供電絕緣、提供必要的熱性能或提供其它所需性 能的固體結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)在圖9A和圖9B中顯示，其中光學(xué)纖維基 質(zhì)10夾在其它材料層之間，產(chǎn)生復(fù)合材料40和42。在圖9A中，光 學(xué)纖維10位于相對(duì)的應(yīng)力分布材料層100之間。這些層可以用膠粘劑 固定(沒有顯示)，或者任選地，加以熱粘合或焊接(welded)。在圖 犯中，光學(xué)纖維10位于相對(duì)的能量吸收材料層102之間。應(yīng)力分布 材料層100進(jìn)一步包繞復(fù)合結(jié)構(gòu)。再次，這些覆層可以用膠粘劑、熱
粘合、焊接或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它方式彼此固定。
如上所述，層100、 102可以是若干不同材料中的任一種。相對(duì)的
層可以是相同材料或不同材料，其選擇基于復(fù)合結(jié)構(gòu)40或42的既定
用途。此外，盡管所圖示的結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，但對(duì)稱并不是必要條件(即， 光學(xué)纖維基質(zhì)之下的覆層可以多于之上的覆層，反之亦然)。光學(xué)纖維
稀松布上也并非必需覆蓋有另一層。盡管圖示的復(fù)合材料40和42均 以光學(xué)纖維基質(zhì)10作為功能性成分，但也可以使用其它的光學(xué)纖維基 質(zhì)或纖維基質(zhì)復(fù)合材料(例如圖2、 3A和3B中所示)。在一些實(shí)例中， 在同一復(fù)合材料中使用多種光學(xué)纖維稀松布也是合乎需要的。
實(shí)施例
使用單臂機(jī)器，制造寬度為49英寸的雙向紡織品稀松布材料。每 個(gè)經(jīng)紗組含有120 500旦尼爾的聚酯紗線?？椷吋喚€是1500旦尼爾的 聚酯紗線，使得可以向織邊區(qū)域施以較高的張力，將光學(xué)纖維織物保 持在合適的寬度，并將光學(xué)纖維紗線在織物結(jié)構(gòu)中正確定位。交叉方 向的紗線是連續(xù)的覆有PVC的光學(xué)纖維，其獲自Corning, Part Number 001E41-31131-24,在各端均具有法蘭的巻軸上傳送。
使用單釋放螺桿(single release screw)將光學(xué)纖維在經(jīng)紗組之間
以每英寸1根纖維的間隔喂紗。要加以小心，以盡量減少引入光學(xué)纖 維中的扭曲程度。發(fā)現(xiàn)在光學(xué)纖維中扭曲常常導(dǎo)致紐結(jié)，這會(huì)進(jìn)一歩 造成斷裂。另一個(gè)考慮是扭曲的紗線可能在蓄紗器中纏結(jié)，導(dǎo)致機(jī)器 停止運(yùn)轉(zhuǎn)。為了減輕這些問題，將光學(xué)纖維從巻軸喂給蓄紗器，該巻 軸位于在其蓋子中具有開口的圍堵容器內(nèi)。這樣的作用是保持光學(xué)纖 維不從紗包(pack)脫開并扭曲或紐結(jié)，并降低光學(xué)纖維上的沖擊力。 基于該試驗(yàn)，還預(yù)計(jì)驅(qū)動(dòng)軋輥的退出(driven roll-off)將有效地將光學(xué)纖 維引入蓄紗器，同時(shí)盡量減少扭曲和斷裂。
制造中遇到的另一個(gè)問題是沖擊力對(duì)光學(xué)纖維的影響。最初將光 學(xué)纖維喂給經(jīng)紗組的嘗試導(dǎo)致光學(xué)纖維僅由于從巻軸上牽拉纖維的力 而斷裂。我們發(fā)現(xiàn)，蓄紗器通過將沖擊力緩沖到光學(xué)纖維紗包上而減 輕了這一問題。最后，在織物行成的過程中扭曲的紗線傾向于發(fā)生位 移，有時(shí)嚴(yán)重位移，形成了紗線幾何形狀(即紗線的平直度和圖案規(guī)
則性)不規(guī)則的織物。
然后將產(chǎn)生的光學(xué)纖維基質(zhì)浸入到含有聚乙烯醇粘合劑的化學(xué)浸
軋?jiān)?pad)中。使用一系列六個(gè)蒸氣圓筒烘燥機(jī)(steam cans)在300°F 的溫度下運(yùn)行，對(duì)PVA進(jìn)行干燥。膠粘劑成功地將覆有PVC的光學(xué)纖 維以大約12-15 wt^的拾取率(pick-up rate)與聚酯(經(jīng))紗結(jié)合。
對(duì)實(shí)施例的光學(xué)纖維稀松布進(jìn)行初步的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，以測(cè)定光學(xué) 纖維的光傳輸能力是否在稀松布制造過程中得以保持。使用激光二級(jí) 管(Thorlabs Model CPS 180,波長(zhǎng)635 nm,輸出功率1 mW)、硅檢波 器(Newport Model 883-SL)和一些光學(xué)纖維耦合器，使用大約18英 寸長(zhǎng)的粘接光學(xué)纖維稀松布，形成光電路和傳感器系統(tǒng)。
激光通過耦合器并導(dǎo)入光學(xué)纖維中，該光學(xué)纖維結(jié)合在稀松布中。 可以看到激光從光學(xué)纖維中在與激光相反的一端射出。因此，很顯然 制造過程能夠產(chǎn)生光學(xué)纖維沒有損壞的稀松布織物。
為了測(cè)試光學(xué)纖維稀松布的傳感性能，安裝光學(xué)纖維的出口端， 使得從纖維端口發(fā)射的光被導(dǎo)入功率計(jì)中(Newport Model 1815-C)。 歸屬于從纖維發(fā)射的激光的功率測(cè)量為2.4 nW。該測(cè)量在一段時(shí)間內(nèi) 相當(dāng)穩(wěn)定。然后，將光學(xué)纖維稀松布在不同的位置處彎曲，導(dǎo)致功率 計(jì)讀數(shù)變化。在一處，功率測(cè)量值降低至1.4 nW。當(dāng)撤去導(dǎo)致功率水 平降低的壓力時(shí)，功率讀數(shù)返回至初始水平。該測(cè)試說明光學(xué)纖維稀 松布對(duì)甚至是局部的彎曲或屈曲是敏感的。
總之，本發(fā)明的光學(xué)纖維稀松布代表了對(duì)現(xiàn)有技術(shù)有用的改進(jìn)。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不偏離本公開內(nèi)容精神和范圍的情況下對(duì)本文 所述的產(chǎn)品和方法進(jìn)行修改和變化。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí) 到，前述描述僅通過實(shí)施例來進(jìn)行，其并非對(duì)所附權(quán)利要求的范圍進(jìn) 行限定。
權(quán)利要求
1.一種稀松布織物，其包括(a)至少一個(gè)具有至少兩根紗線的經(jīng)紗組和(b)至少一根與所述經(jīng)紗組交叉的紗線，其中所述紗線中的至少一根由光學(xué)纖維組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀松布織物，其中所述稀松布具有選自 粘接無緯稀松布、熱粘合無緯稀松布、機(jī)織稀松布、襯緯經(jīng)編針織稀 松布、多向針織稀松布、縫編稀松布和交叉稀松布的結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀松布，其中所述經(jīng)紗組具有用量在大 約每60英寸1根紗線至大約每英寸25根紗線之間的紗線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的稀松布，其中所述經(jīng)紗組具有川量在大 約每30英寸1報(bào)紗線至大約每英寸12根紗線之間的紗線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀松布織物，其中所述光學(xué)纖維具有由 選自玻璃和聚合物的材料制成的芯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀松布，其中所述光學(xué)纖維當(dāng)暴露于一 種或多種選自機(jī)械試劑、化學(xué)試劑、濕氣、溫度、pH變化、生物源、 中子和電離輻射的來源時(shí)其光傳輸特性發(fā)生變化。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀松布織物，其中所述至少一根光學(xué)纖 維是選自單模纖維、多模纖維、光導(dǎo)管、感光纖維、偏振保持纖維、 多階躍折射率纖維、漸變式折射率纖維、小包層纖維、高指數(shù)纖維、 波導(dǎo)薄膜和光子晶體纖維的類型。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的稀松布纖維，其中所述光學(xué)纖維是單模 纖維。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀松布，其中所述至少一根光學(xué)纖維包 括可壓縮鞘。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀松布，其中所述經(jīng)紗組包括至少一根 光學(xué)纖維。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀松布，其中至少一根光學(xué)纖維與所述 經(jīng)紗組交叉。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的稀松布織物，其中多于一根的光學(xué)纖維與所述經(jīng)紗組交叉。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的稀松布織物，其中與所述經(jīng)紗組交叉 的所述紗線進(jìn)一歩包括選自聚酯、聚酰胺、聚烯烴、陶瓷、玻璃纖維、 聚芳酰胺、棉、木、金屬、碳及其組合的紗線。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的稀松布織物，其中所述經(jīng)紗組包括選 自聚酯、聚酰胺、聚烯烴、陶瓷、纖維玻璃、聚芳酰胺、棉、木、金 屬、碳、光學(xué)纖維及其組合的紗線。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的稀松布織物，其中所述經(jīng)紗組進(jìn)一步 包括至少一根光學(xué)纖維。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的稀松布織物，其中所述至少一根光學(xué) 纖維位于與所述經(jīng)紗組交叉的彎曲通路中。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的稀松布織物，其中所述稀松布的結(jié)構(gòu)具有方形圖案。 '
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的稀松布織物，其中所述彎曲通路中的 所述光學(xué)纖維的最小曲率半徑大于大約0.1英寸。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的稀松布織物，其中所述彎曲通路中的 所述光學(xué)纖維的最小曲率半徑大于大約0.5英寸。
20. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的稀松布織物，其中所述稀松布結(jié)構(gòu)具 有三向圖案。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的稀松布織物，其中所述三向稀松布紗線具有如下結(jié)構(gòu)其中所述交叉紗線在向上對(duì)角線方向上和向下對(duì)角線方向上的用量為大約每6英寸1根所述交叉紗線至大約每英寸4根 所述交叉紗線之間。
22. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的稀松布織物，其中所述稀松布是粘接 稀松布。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的稀松布織物，其中所述的至少一根與 所述經(jīng)紗組交叉的紗線位于兩個(gè)經(jīng)紗組之間。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的稀松布織物，其中所述經(jīng)紗組含有僅 僅存在于所述稀松布織物的織邊區(qū)域的紗線，并且其中所述稀松布織 物連接在柔性載體薄片上，所述載體薄片選自薄膜、箔、非織造織物、 機(jī)織織物和針織織物。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀松布織物，其中所述稀松布織物包括 多于一種類型的所述光學(xué)纖維。
26. —種制造光學(xué)纖維稀松布的方法，所述方法包括通過選自粘 接、熱粘合、片梭機(jī)織、襯緯經(jīng)編、多向經(jīng)編、縫編和交叉合股的方 法制造稀松布，其中所述稀松布織物包括(a)至少一個(gè)具有至少兩根 紗線的經(jīng)紗組和(b)至少一根與所述經(jīng)紗組交叉的紗線，其中所述紗 線中的至少一根由光學(xué)纖維組成。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述稀松布通過粘接法制造。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述至少一根光學(xué)纖維位 于與所述經(jīng)紗組交叉的彎曲通路中。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述至少一根光學(xué)纖維以 基本沒有巻曲的方式進(jìn)行走向。
30. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中在制造過程中所述稀松布 被連接在柔性載體上。
31. —種具有多組分的復(fù)合材料，其中所述組分的第一種是包括 (a)至少一個(gè)具有至少兩根紗線的經(jīng)紗組和(b)至少一根與所述經(jīng)紗組交叉的紗線的稀松布，其中所述紗線中的至少一根由光學(xué)纖維組 成，并且其中所述成分的第二種是選自開孔泡沫、閉孔泡沫、非織造 品、橡膠、凝膠物質(zhì)和間隔織物的能量吸收成分。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的復(fù)合材料，其中所述復(fù)合材料具有對(duì) 稱結(jié)構(gòu)，所述對(duì)稱結(jié)構(gòu)包括位于所述復(fù)合材料中心的所述稀松布層、 與所述稀松布層每一側(cè)接觸的能量吸收層和與所述能量吸收層每一層 接觸的應(yīng)力分布層，所述應(yīng)力分布層選自剛性和半剛性材料。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的復(fù)合材料，其中所述復(fù)合材料包括粘 接稀松布、與所述稀松布每一側(cè)接觸的泡沫層和與所述泡沫層每一層 接觸的剛性熱塑性材料。
34. —種具有多組分的復(fù)合材料，其中所述組分的第一種是包括 (a)至少一個(gè)具有至少兩根紗線的經(jīng)紗組和(b)至少一根與所述經(jīng)紗組交叉的紗線的稀松布，其中所述紗線中的至少一根由光學(xué)纖維組 成，并且其中所述成分的第二種是選自金屬薄片、金屬板、復(fù)合材料、 膠合板、定向刨花板、石膏心墻板、水泥板、陶瓷板、熱塑板和熱固 板的應(yīng)力分布材料。
35. —種復(fù)合材料，其包括與至少一根光學(xué)纖維連接的柔性載體薄片，其中所述光學(xué)纖維位于橫跨所述柔性載體薄片的彎曲通路中，所 述柔性載體薄片是選自薄膜、箔、紙張、非織造織物、機(jī)織織物和針 織織物的材料。
全文摘要
本發(fā)明主要涉及一種包括功能光學(xué)纖維的分布式光學(xué)纖維稀松布的制造方法、由此制造的功能光學(xué)纖維稀松布和其中結(jié)合有光學(xué)纖維稀松布的復(fù)合材料。本發(fā)明的公開內(nèi)容描述了多種稀松布織物，特別是粘接的非織造稀松布材料，每種材料都包括至少一根光學(xué)纖維，該光學(xué)纖維具有跨過至少織物的長(zhǎng)度或?qū)挾鹊倪B續(xù)通路。這種光學(xué)纖維稀松布可以單獨(dú)或與其他材料，例如織物、薄膜、泡沫和類似物組合使用，以用作傳感器組件(例如，作為斷裂、應(yīng)變、壓力或扭矩的傳感器)、照明組件(例如，在多種提供光的應(yīng)用中)或數(shù)據(jù)分配組件。
文檔編號(hào)D04H3/04GK101184882SQ200680018638
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2006年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月27日
發(fā)明者J·G·利弗, P·艾倫, R·S·科爾曼, W·R·赫西 申請(qǐng)人:美利肯公司