一种应力腐蚀预警光纤光栅传感器制造技术

本发明专利技术属于金属腐蚀监测技术领域，具体涉及一种应力腐蚀预警光纤光栅传感器，传感器主体包含：底座、左盖板、右盖板、应变片、光纤、螺杆、手柄、弹簧、销等。可以实现实时原位随装无损监测装备关重结构的应力腐蚀状况，可以为装备的应力腐蚀状况研究提供全过程、全周期的腐蚀数据支撑。传感器通过对光纤光栅预加载的方法可以真实的再现装备的真实工况，测试的数据置信度更高。本传感器具有结构简单、易于操作、可靠性高，使用环境友好，应用范围广的优点，具有广阔的应用前景和潜在的经济效益。有广阔的应用前景和潜在的经济效益。有广阔的应用前景和潜在的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种应力腐蚀预警光纤光栅传感器


[0001]本专利技术属于自然环境试验与监测
，具体涉及一种应力腐蚀预警光纤光栅传感器，利用光纤光栅传感技术对关重结构的腐蚀情况进行测定。

技术介绍

[0002]腐蚀对装备的关重结构的影响巨大，金属腐蚀是一个累积过程，目前对腐蚀的研究主要采用的是户外暴露试验和室内加速试验对样品的质量变化和形貌展开分析。这一类方式可以直观的反应腐蚀行为，但是试验周期长，试验数据少，容易产生较大的试验误差，而且不能得到在整个服役周期轴的过程信息，对装备的关重结构的腐蚀研究带来了一定的困难。
[0003]在装备长期使用的过程中，腐蚀是持续的，光纤光栅是用于长期在线监测的理想传感器件，光纤光栅具有性能稳定、组网分布测量等优势。可以在易腐蚀的关重结构（尤其是空间狭小、隐蔽等位置）位置进行多点布置，实现在线实时测量。专利号：202110241246.8公布了一种弹片式光纤光栅腐蚀监测装置，通过将装置固定在结构上，但这种传感器需要对机械结构进行打孔固定，应用的局限性较大，在很多装备上是不允许打孔，同时该传感器仅能测的材料的腐蚀情况，并不能真实的反应在工况下的腐蚀情况。因此，对随装自适应应力腐蚀光纤光栅传感器可以真实的反应装备的实际工况，且不需要对装备本身造成破坏，因此对随装自适应应力腐蚀光纤光栅传感器具有很大的研究价值。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术可以满足装备的关重结构腐蚀情况的长期实时原位在线监测，体积小、安装方便、灵敏度高，能够进行温度补偿。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术是这样设置的：一种应力腐蚀预警光纤光栅传感器，其特征在于：包括安装底座和与待监测装备结构材料一致的应变片，所述应变片设于所述安装底座之上，且所述应变片的前端固定在安装底座的前端，所述安装底座的后端固定有可调节自加载模块，所述可调节自加载模块作用于所述应变片的后端；且所述应变片上设置有光纤光栅传感器。
[0006]所述应变片的中部两侧设置有对称的预制裂纹，所述光纤光栅传感器包括测量应力腐蚀的第一光纤光栅传感器和测量温度的第二光纤光栅传感器，所述第一光纤光栅传感器安装在所述应变片的两个预制裂纹之间，所述第二光纤光栅传感器位于光纤线缆保护套中。采用两个中心波长不同的光纤光栅，两光纤光栅，一只测量应变腐蚀，一只测量环境温度，用于对测量应变腐蚀的传感器进行温补，提高测量精度。
[0007]优选的，所述应变片的底面且位于两个预制裂纹之间设置有安装槽，所述第一光纤光栅传感器位于所述安装槽内且两端通过光固化胶与所述槽面固定。
[0008]在光纤光栅与应变片装配时，安装在安装槽中的第一光纤光栅传感器预先进行拉伸，拉伸时通过光纤光栅解调仪读取光纤光栅自由状态下的中心波长λ，保证进行预拉伸后
中心波长为(λ+2)nm。注意的是一般拉伸后中心波长的偏移量在2nm附近即可，可以选择为(λ+1.5)nm~（λ+2.5）nm。
[0009]所述可调节自加载模块包括拉板，所述拉板的两端分别连接有弹簧，所述安装底座的后面板上设置有两个通孔，两个所述弹簧分别穿过两个通孔后与所述应变片的后端两侧固连，所述拉板的中部设置有螺孔，所述螺孔内螺接有螺杆，所述螺杆靠近所述安装底座的一端与所述安装底座的后面板相抵，所述螺杆远离所述安装底座的一端安装有手柄。对测量应变腐蚀的光纤光栅根据实际的工况进行加载，通过光纤光栅产生的应变可以模拟机械结构在实际中的工况。通过拧动手柄便可以将光纤光栅进行预拉伸。
[0010]优选的，所述弹簧一端通过螺钉与所述拉板连接，另一端通过销钉与所述应变片连接。
[0011]进一步的，所述安装底座的前部具有一高出其余部分的台面17，所述应变片的前端通过螺钉固定在所述台面上，且还包括前端盖板，所述前端盖板通过螺钉固定在所述台面上的两侧，所述应变片夹设于所述前端盖板和所述安装底座之间且其余部分为悬空状态。
[0012]进一步的，所述应变片后端设置有用于安装所述可调节自加载模块的后面板，还设置有左面板和右面板，所述左面板、右面板和后面板为一体设置，还包括后端盖板，所述后端盖板通过螺钉与所述左面板、右面板后后面板的顶部固定。
[0013]为进一步实现无损安装，所述安装底座采用磁吸的方式或双面胶等方式进行无损安装。
[0014]为避免数据存储时因波长接近造成数据存储异常，所述第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器的中心波长差值在3nm以上。
[0015]本专利技术的有益效果是：1.本专利技术通过无损安装的方式将传感器安装在装备的关重结构处，通过对光纤预加载后可以反应装备结构的实际工况，所测试的数据贴近实际，对关重结构的腐蚀研究具有较大的价值。
[0016]2.本专利技术通过温补光纤光栅对测量腐蚀的光纤光栅由温度造成的影响进行剔除，进一步提高传感器的测量精度，为腐蚀分析提供精准的数据支撑。
[0017]3.本专利技术的一种应力腐蚀预警光纤光栅传感器可以实现实时在线监测，在整个监测过程中人工设定好相关参数后则无需人工干预，同时传感器体积小、可以实现在隐蔽、狭小空间中的监测。
附图说明
[0018]图1是本专利技术随装自适应应力腐蚀光纤光栅传感器结构；图2是本专利技术光纤光栅布置图；图3是本专利技术预加载模块结构图；图4是本专利技术传感器安装流程；图5是本专利技术传感器的测试数据。
[0019]标号说明：1传感器底座，2前端盖板，3螺钉M2
×
4，4螺钉M2.5
×
12，5应变片，6螺钉M2.5
×
15，7后端盖板，8 销钉，9 光纤光栅，91第一光纤光栅传感器，92第二光纤光栅传感
器，10弹簧，11拉板，12弹簧固定螺钉，13螺杆，14手柄，15磁铁，16预制裂纹，17台面，18后面板，19左面板，20，右面板。
实施方式
[0020]为了使本
的人员更好地理解本专利技术实施例中的技术方案，并使本专利技术实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术实施例中技术方案作进一步详细的说明。
[0021]在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0022]实施例1：如图1
‑
5所示，一种应力腐蚀预警光纤光栅传感器，其包括安装底座1和与待监测装备结构材料一致的应变片5，所述应变片设于所述安装底座之上，且所述应变片的前端固定在安装底座的前端，所述安装底座的后端固定有可调节自加载模块，所述可调节自加载模块作用于所述应变片的后端；且所述应变片上设置有光纤光栅传感器9。
[0023]其中，所述应变片的中部两侧设置有对称的预制裂纹16，所述预制裂纹可为豁口形。此外，在所述应变片的底面且位于两个预制裂纹之间设置有安装槽16。所述光纤光栅传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应力腐蚀预警光纤光栅传感器，其特征在于：包括安装底座和与待监测装备结构材料一致的应变片，所述应变片设于所述安装底座之上，且所述应变片的前端固定在安装底座的前端，所述安装底座的后端固定有可调节自加载模块，所述可调节自加载模块作用于所述应变片的后端；且所述应变片上设置有光纤光栅传感器。2.如权利要求1所述的应力腐蚀预警光纤光栅传感器，其特征在于：所述应变片的中部两侧设置有对称的预制裂纹，所述光纤光栅传感器包括测量应力腐蚀的第一光纤光栅传感器和测量温度的第二光纤光栅传感器，所述第一光纤光栅传感器安装在所述应变片的两个预制裂纹之间，所述第二光纤光栅传感器位于光纤线缆保护套中。3.如权利要求2所述的应力腐蚀预警光纤光栅传感器，其特征在于：所述应变片的底面且位于两个预制裂纹之间设置有安装槽，所述第一光纤光栅传感器位于所述安装槽内且两端通过紫外光固化胶与所述槽面固定。4.如权利要求3所述的应力腐蚀预警光纤光栅传感器，其特征在于：安装在所述安装槽之中的第一光纤光栅传感器预先进行拉伸，拉伸时通过光纤光栅解调仪，读取光纤光栅自由状态下的中心波长λ，拉伸后中心波长为(λ+1.5)nm~（λ+2.5）nm。5.如权利要求1、2、3或4所述的应力腐蚀预警光纤光栅传感器，其特征在于：所述可调节自加载模块包括拉板，所述拉板的两端分别连接有弹簧，所述安装底座的后面板上...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑远遥，王忠维，朱玉琴，刘聪，廖光萌，孙茂钧，胡涛，赵方超，王晓辉，周堃，何建新，
申请(专利权)人：中国兵器装备集团西南技术工程研究所，
类型：发明
国别省市：