一种光纤光栅智能筋、制备方法以及标定方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤光栅智能筋、制备方法以及标定方法，光纤光栅智能筋包括复合材料筋和光纤光栅串，光纤复合材料筋包括呈螺旋状包裹在光纤光栅串外的多根纤维增强复合材料丝；光纤光纤光栅串固定在复合材料筋内轴线位置处，光纤光栅串包括依次通过光纤尾纤相连的多个光纤光栅；在位于复合材料筋尾端内的光纤光栅的尾端也连接有光纤尾纤。制备方法概括为上料、固化成型、整洁、切断；标定方法包括温度标定和应力标定。本发明专利技术提供的光纤光栅智能筋安全特性高，防腐、防潮性能优异，且能够实现安全且批量化生产；同时通过对温度以及应力进行标定，能够给光纤光栅智能筋在应用时提供参考。考。考。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅智能筋、制备方法以及标定方法


[0001]本专利技术涉及一种光纤光栅智能筋、制备方法以及标定方法，属于自动化检测


技术介绍

[0002]光纤光栅传感器是通过光反射波长的变化来感应外界微小应力的变化，从而达到对结构应变进行实时监控的目的。基于光纤光栅传感器的工作原理，其优点主要体现在以下几方面：1、环境适应性强，不受环境噪声和电磁的干扰；2、构造简单，集传感和传输于一体；3、精确度高，可对结构的应变进行高精确度绝对测量和准分布式数值测量。
[0003]传统光纤光栅传感器，中心传感件由光纤光栅与金属梁构成，光纤光栅施加一定预应力张拉后借助特定胶粘结于金属梁上，外加金属保护管进行封装，在封装过程中，裸光纤光栅与金属保护壳直接接触，组装时两者易发生摩擦导致裸光纤光栅损坏；且传统光纤光栅传感器的本质安全特性以及防腐、防潮性能较差，不能满足一些特殊环境下的使用需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种安全特性高，防腐、防潮性能优异的光纤光栅智能筋，并提供了实现光纤光栅智能筋安全且批量化生产的制备方法，同时，还提供了光纤光栅智能筋的标定方法，以给光纤光栅智能筋在应用时提供参考。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种光纤光栅智能筋，包括复合材料筋和光纤光栅串，所述复合材料筋包括呈螺旋状包裹在光纤光栅串外的多根纤维增强复合材料丝；所述光纤光栅串固定在复合材料筋内轴线位置处，光纤光栅串包括依次通过光纤尾纤相连的多个光纤光栅；在位于复合材料筋尾端内的光纤光栅的尾端也连接有光纤尾纤。
[0006]优选地，位于复合材料筋尾端内的光纤光栅尾端的光纤尾纤延伸至复合材料筋外侧。
[0007]优选地，在复合材料筋的尾端安装有供光纤尾纤穿插过的纤尾保护套管。
[0008]优选地，所述光纤光栅串与复合材料筋通过粘结剂粘结固定。
[0009]上述的光纤光栅智能筋的制备方法，包括如下步骤：将多根纤维增强复合纤维丝呈螺旋状包裹于光纤光栅束外，牵引上料；纤维增强复合纤维丝与光纤光栅束间留有一定间隙；光纤光栅束、纤维增强复合纤维丝束经浸胶后固化成型；对成型后的光纤光栅智能筋表面进行整洁；根据需求长度将光纤光栅智能筋切割成段。
[0010]上述光纤光栅智能筋的标定方法，包括温度标定和应力标定；其中，所述温度标定
的具体方法为：将光纤光栅智能筋置于目标温度以下10
‑
30℃；以3
‑
8℃/5min的升温速度，升温至目标温度以上30
‑
50℃；记录初始温度下以及每次升温后对应温度下的智能筋光纤光栅中心波长数值，并根据所得数值获取波长变化与温度之间的波长
‑
温度对应关系曲线。
[0011]优选地，所述应力标定的具体方法为：将光纤光栅智能筋牵拉，并处于目标拉力以下1
‑
5kN；以每次提升0.5
‑
3kN拉力牵拉光纤光栅智能筋，直至达到目标拉力以上3
‑
20kN；再以每次降低0.5
‑
3kN拉力松弛光纤光栅智能筋，直至达到目标拉力以下1
‑
5kN；记录初始拉力以及每次增加拉力、降低拉力后对应拉力下的智能筋光纤光栅中心波长数值，并根据所得数值获取波长变化与拉力之间的波长
‑
拉力对应关系曲线。
[0012]优选地，在温度标定中，每次升温后保温15
‑
20min。
[0013]优选地，在应力标定中，每次拉力提升以及拉力降低后均保持15
‑
30min。
[0014]本专利技术的有益效果在于：通过将光纤光栅串置于由纤维增强复合材料丝形成的复合材料筋内，利用纤维增强复合材料丝的优异性能，实现智能筋安全特性高，防腐、防潮性能优异的特点；纤维增强复合纤维丝与光纤光栅束间留有一定间隙，然后通过粘结剂将光纤光栅串与包裹在光纤光栅束外的纤维增强复合材料丝粘结固定，能够有效防止再封装时对光纤光栅造成损坏；通过对光纤光栅智能筋进行温度以及应力标定，能够给光纤光栅智能筋的实际使用提供参考。
附图说明
[0015]图1为光纤光栅智能筋的结构示意图。
实施方式
[0016]下面结合附图和实施例对本专利技术做具体的介绍。
实施例1
[0017]本实施是一种光纤光栅智能筋，如图1所示，包括复合材料筋1和光纤光栅串，其中，复合材料筋1包括呈螺旋状包裹在光纤光栅串外的多根纤维增强复合材料丝，光纤光栅串与纤维增强复合材料丝通过粘结剂粘结固定；复合材料筋1主要用于实现对光纤光栅束的保护支撑及实现光纤光栅智能筋所处或所测被测量与光纤光栅束之间的信息转换。
[0018]光纤光栅串固定在复合材料筋内轴线位置处，光纤光栅串包括依次通过光纤尾纤3相连的多个光纤光栅2，光纤光栅2主要用于将光纤光栅智能筋所处或所测被测量转换为被所测被测量调制后的光信号，光纤尾纤3主要用于实现多个光纤光栅2间光信号的传输；在位于复合材料筋1尾端内的光纤光栅的尾端还连接有延伸至复合材料筋外侧的光纤尾纤3，并在复合材料筋1的尾端安装有供该光纤尾纤3穿插过的纤尾保护套管4，尾纤保护套管4主要用于实现对尾端的光纤尾纤3的保护，从而保证光纤光栅智能筋光信号的有效传输，提
高光纤光栅智能筋在工程应用中的存活率。
实施例2
[0019]光纤光栅智能筋的制备方法，包括如下步骤：将多根纤维增强复合纤维丝呈螺旋状包裹于光纤光栅束外，牵引上料；纤维增强复合纤维丝与光纤光栅束间留有一定间隙；在实际操作时，要保证光纤光栅串在光纤光栅智能筋的中心位置，从而避免因光纤光栅串位置偏差导致光纤光栅智能筋的测量精度；光纤光栅束、纤维增强复合纤维丝束经浸胶后固化成型；对成型后的光纤光栅智能筋表面进行整洁；根据需求长度将光纤光栅智能筋切割成段，从而实现不同长度规格光纤光栅智能筋的制备。
实施例3
[0020]光纤光栅智能筋的温度标定方法，具体步骤为：将光纤光栅智能筋置于目标温度以下10
‑
30℃；以3
‑
8℃/5min的升温速度，升温至目标温度以上30
‑
50℃，每次升温后保温15
‑
20min；记录初始温度下以及每次升温后对应温度下的智能筋光纤光栅中心波长数值，并根据所得数值获取波长变化与温度之间的波长
‑
温度对应关系曲线。
[0021]以某单光纤光栅智能筋为例，其温度标定实验流程为：将光纤光栅智能筋放入水浴箱，控制水浴箱温度从20℃升到60℃，间隔温度为5℃，并记录相应温度时智能筋光纤光栅中心波长数值。
实施例4
[0022]光纤光栅智能筋的应力标定方法，具体步骤为：将光纤光栅智能筋牵拉，并处于目标拉力以下1
‑
5kN；以每次提升0.5
‑
3kN拉力牵拉光纤光栅智能筋，直至达到目标拉力以上3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅智能筋，其特征在于，包括复合材料筋和光纤光栅串，所述复合材料筋包括呈螺旋状包裹在光纤光栅串外的多根纤维增强复合材料丝；所述光纤光栅串固定在复合材料筋内轴线位置处，光纤光栅串包括依次通过光纤尾纤相连的多个光纤光栅；在位于复合材料筋尾端内的光纤光栅的尾端也连接有光纤尾纤。2.根据权利要求1所述的光纤光栅智能筋，其特征在于，位于复合材料筋尾端内的光纤光栅尾端的光纤尾纤延伸至复合材料筋外侧。3.根据权利要求2所述的光纤光栅智能筋，其特征在于，在复合材料筋的尾端安装有供光纤尾纤穿插过的纤尾保护套管。4.根据权利要求1所述的光纤光栅智能筋，其特征在于，所述光纤光栅串与复合材料筋通过粘结剂粘结固定。5.权利要求1
‑
4任一所述的光纤光栅智能筋的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将多根纤维增强复合纤维丝呈螺旋状包裹于光纤光栅束外，牵引上料；纤维增强复合纤维丝与光纤光栅束间留有一定间隙；光纤光栅束、纤维增强复合纤维丝经浸胶后固化成型；对成型后的光纤光栅智能筋表面进行整洁；根据需求长度将光纤光栅智能筋切割成段。6.权利要求1
‑
4任一所述的光纤光栅智能筋的标定方法，其特征在于，包括温度标定和应力标定；其中，所述温度标定的具体方法为：将光纤光栅智能筋置于目标温度以下10
‑
30℃；以3

【专利技术属性】
技术研发人员：沈锋，高旭东，金双华，王保凯，
申请(专利权)人：江苏飞博尔新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：