耐高温型光纤光栅片式应变传感器及其制备方法技术

一种耐高温型光纤光栅片式应变传感器及其制备方法。它是由光纤光栅、聚酰亚胺薄膜、铠装光缆、光纤接头组成的，光纤光栅连接聚酰亚胺薄膜，铠装光缆连接光纤光栅，光纤接头连接铠装光缆，对结构构件应变进行监测时需要将被测物表面砂纸磨细，把聚酰亚胺、光纤光栅复合片用胶黏剂粘贴于被测物。方法为：采用聚酰亚胺固化工艺，将光纤光栅与聚酰亚胺封入模具，经过加热、固化、冷却有机地构成一体，加工成形的聚酰亚胺、光纤光栅复合片；将铠装光缆从聚酰亚胺、光纤光栅复合片端部引出；利用耐高温胶黏剂把聚酰亚胺、光纤光栅复合片黏贴于待测的结构构件表面。本发明专利技术耐高温，耐久性好，测量精确度高，准分布式布设、免电磁干扰，便于施工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及应变监测传感元件，具体说就是一种。
技术介绍
1978年，加拿大的Hill专利技术掺锗光纤中光致折射率变化的现象使芯内光栅得以问世。1989年，美国的Meltz专利技术掺锗光纤光栅紫外侧写入技术，人们利用这一技术可以方便地制作各种常数的光纤光栅，使得成本大大降低，为其广泛应用奠定了基础。光纤光栅用于传感的主要优点体现在能避免电磁场的干扰，电绝缘性好；不受潮湿环境影响；耐久性好，具有抵抗包括高温(小于600°C)在内的各种恶劣环境及化学侵蚀的能力，具有承受振动和冲击的能力；质量轻、体积小、对结构影响小、易于布置；既可以实现点测量，也可以实现分布式测量及绝对测量；节省线路，只用一根线就可以传送结构状态信号；信号、数据可多路传输，便于与计算机连接，单位长度上信号衰减小；灵敏度高，精度高；频带宽，信噪比高等。但是，由于裸光纤光栅特别纤细，外径约为125微米左右，其主要成分是SiO2，因此特别脆弱，不能直接应用于工程。聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。近来，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识，被称为是解决问题的能手。在高温条件下，监测结构构件应变时，传统的传感器有很多不足的地方(I)电磁类传感器线性度差，对电磁的抗干扰性能差，仪器较为笨重，稳定性和可靠性差，无法长期稳定并及时地提供准确的监测信息；(2)传统的电阻应变片受环境影响较大，由于温漂和零温的影响，长期应变测试的结果会严重失真，同时存在布设困难的问题。对结构构件的应变进行监测，能够使我们更精确的估计结构的安全状况，推测结构的安全发展趋势，同时也给改进结构设计方法提供可靠的基础数据，因此对于长期或者短期工作在高温环境下的结构来说，开发耐高温式应变传感器是很有实际意义的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、精度高、耐高温性能好、耐久性好、使用方便，可适用于结构构件应变监测的耐高温型光纤光栅片式应变传感器。本专利技术的目的是这样实现的它是由光纤光栅、聚酰亚胺薄膜、铠装光缆、光纤接头组成的，光纤光栅连接聚酰亚胺薄膜，铠装光缆连接光纤光栅，光纤接头连接铠装光缆，对结构构件应变进行监测时需要将被测物表面砂纸磨细，把聚酰亚胺、光纤光栅复合片用胶黏剂粘贴于被测物。本专利技术一种耐高温型光纤光栅片式应变传感器的制备方法步骤如下步骤一采用聚酰亚胺固化工艺，将光纤光栅与聚酰亚胺封入模具，经过加热、固化、冷却三个过程有机地构成一体，加工成形的聚酰亚胺、光纤光栅复合片；步骤二 将铠装光缆从聚酰亚胺、光纤光栅复合片端部引出；步骤三；利用耐高温胶黏剂把聚酰亚胺、光纤光栅复合片黏贴于待测的结构构件表面。 本专利技术一种能在高温条件下监测结构构件应变的传感器，将光纤光栅用聚酰亚胺薄膜进行封装，聚酰亚胺薄膜具有耐高温、耐腐蚀，耐摩擦的特点，从而制成耐久性好、耐高温、可以准分布布设、精度高、方便施工操作、适应结构构件的应变传感器。本专利技术具有耐高温、耐腐蚀、传感精度高、抗电磁干扰、绝对测量、准分布、抗潮防水、稳定性与耐久性好等优点。本专利技术是将光纤光栅同聚酰亚胺材料相复合，发挥两种材料的优点，制成耐高温，耐久性好，测量精确度高，准分布式布设、免电磁干扰，便于施工、适应对结构构件进行应变监测的传感器。附图说明图I为本专利技术的结构示意图；图2为聚酰亚胺固化工艺示意图。具体实施例方式下面结合附图举例对本专利技术作进一步说明。实施例I :结合图1，本专利技术耐高温型光纤光栅片式应变传感器，它是由多个光纤光栅(I)、多个聚酰亚胺薄膜(2)、铠装光缆(3)及光纤接头(4)组成的，光纤光栅(I)连接聚酰亚胺薄膜(2)，铠装光缆(3)连接光纤光栅(I)，光纤接头(4)连接铠装光缆(3)，光纤光栅(I)和聚酰亚胺薄膜(2)的数量可以根据所需监测的点数而定。其制备方法，步骤如下步骤一采用聚酰亚胺固化工艺，将光纤光栅与聚酰亚胺封入模具，经过加热、固化、冷却三个过程有机地构成一体，加工成形的聚酰亚胺、光纤光栅复合片；步骤二 将铠装光缆从聚酰亚胺、光纤光栅复合片端部引出；步骤三利用耐高温胶黏剂把聚酰亚胺、光纤光栅复合片黏贴于待测的结构构件表面。实施例2 :结合图2，本专利技术包括如下结构特征1、光纤光栅直接被聚酰亚胺材料封装；2、光纤光栅在聚酰亚胺、光纤光栅复合片端部通过铠装光缆引出。在本专利技术中，光纤光栅被居中封装在聚酰亚胺薄膜中，能够很好的保证光栅与封装材料之间的粘结。本专利技术具有以下特点采用聚酰亚胺固化工艺，将光纤光栅与聚酰亚胺封入模具，经过加热、固化、冷却三个过程有机地构成一体，加工成形的聚酰亚胺、光纤光栅复合；具体步骤如下步骤一模具石英玻璃(I)为底板，石英玻璃(2)黏贴在石英玻璃(I)上，光纤夹具(3)固定在石英玻璃(2)上，石英玻璃(4)黏贴在石英玻璃(I)上，石英玻璃(5)黏贴在石英玻璃(4)上，石英玻璃(6)底面黏贴在石英玻璃(I)上，侧边黏贴在石英玻璃(4)和石英玻璃(5)上。光纤光栅(8)固定在模具上。步骤二 用玻璃棒沾取配制好的聚酰亚胺，滴在模具的液槽(7)内。步骤三把制作好的试样放入电热恒温干燥箱内，升温固化过程为60°C，5h—80°C, Ih-100°C,lh-120°C, Ih-140°C, Ih-160°C, Ih-180°C, Ih-200°C,Ih——220°C，Ih——240°C，Ih——260°C，Ih——280°C，Ih——300°C，2h,整个过程升温速度为 5°C /min。 步骤四冷却时，降温速度为5°C /min。将铠装光缆从聚酰亚胺、光纤光栅复合片端部引出；利用耐高温胶黏剂把聚酰亚胺、光纤光栅复合片黏贴于待测的结构构件表面。本专利技术的性能指标如表I所示。表I本专利技术的性能指标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温型光纤光栅片式应变传感器，它是由光纤光栅、聚酰亚胺薄膜、铠装光缆、光纤接头组成的，其特征在于光纤光栅连接聚酰亚胺薄膜，铠装光缆连接光纤光栅，光纤接头连接铠装光缆。2.一种如权利要求I所述的耐高温型光纤光栅片式应变传感器的制备方法，其特征在于步骤如下 步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王川，刘军龙，邱慧芳，谷守杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：