[發明專利]一種光纖光柵復合材料智能筋的制備系統及方法

有效

• 申請號: 200910057487.6
• 申請日: 2009-06-25
• 公開（公告）號: CN101930101A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 張杰;張靜;鄭煒;何唯平
• 申請（專利權）人: 上海啟鵬化工有限公司;深圳市海川實業股份有限公司;深圳海川工程科技有限公司;河源海川科技有限公司
• 主分類號: G02B6/44
• 分類號: G02B6/44;G02B6/34;G01L1/24;G01B11/16;G01K11/32;B29C70/52;B29C70/54
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【技術領域】

本發明涉及一種復合材料智能筋的制備系統，特別涉及的是一種應用于工程結構材料的應力應變和溫度測量的光纖光柵復合材料智能筋的制備。

同時，本發明還涉及一種光纖光柵復合材料智能筋的制備方法。

【背景技術】

出于安全考慮，很多大型的土木工程和基礎設施的有效使用壽命是關注的重點。考慮到很多橋梁、大廈、水利設施等的設計壽命都在幾十年、甚至上百年，因此，為了長期和施工時在線監控大型土木工程的應用和服役情況，光纖光柵傳感器作為一種性能優良的感應元件逐漸被廣泛應用。

光纖光柵傳感器是通過光反射波長的變化來感應外界微小應力的變化，從而達到對結構應變進行實時監控的目的。基于光纖光柵傳感器的工作原理，其優點主要體現在以下幾方面：1、環境適應性強，不受環境噪聲和電磁的干擾；2、構造簡單，集傳感和傳輸于一體；3、精確度高，可對結構的應變進行高精確度絕對測量和準分布式數值測量。然而，光纖光柵本身很脆、剪切強度低，因此，應用時必需對其進行封裝。

目前，關于光纖光柵傳感器的封裝和布設的報道很多，其中制成光纖光柵復合材料智能筋就是一公開了一種內植光纖光柵纖維增強塑料(FRP)——光纖光柵復合材料智能筋的生產方法。然而，關于連續生產光纖光柵復合材料智能筋的報道卻相對較少。因此，本發明公開了一種光纖光柵復合材料智能筋的連續生產的制備系統及方法。

【發明內容】

本發明的目的是為了解決上面所述的技術問題，提供一種工序簡易、埋入效果優良、能連續生產的光纖光柵復合材料智能筋的制備系統，同時還提供了光纖光柵復合材料智能筋連續制備的方法。

為了解決上面所述的技術問題，本發明采取以下技術方案：

一種光纖光柵復合材料智能筋的制備系統，包括纖維束依次經過的纖維紗架、材料導向器、樹脂槽、集束器、組合模頭、模壓成型模具、牽引裝置和切割裝置，以及植入纖維束內的光纖光柵，其中，組合模頭為具有對稱雙半圓形截面結構的組合模頭；模壓成型模具包括陰模、陽模，該陰模和陽模上分別對應設置有凹槽和凸起，該凹槽與凸起用于避免陰模和陽模的相互錯位而影響制成品的外觀。

進一步的，組合模頭包括上半圓形模頭、隔板、下半圓形模頭，螺栓依次將所述上半圓形模頭、隔板、下半圓形模頭連接在一起。

上半圓形模頭、隔板和下半圓形模頭均為鋼材質制成。

作為一種優選方式，光纖光柵為已做封裝處理的光纖光柵，并在光纖光柵的引出段套有尾纖鎧裝保護套管進行保護。

作為一種優選方式，可以在模壓成型模具內部設置一加熱裝置，這一加熱裝置可以利用電阻絲進行加熱，即采用電加熱的方式實現加熱固化，從而節省了烘道這一程序；也可以在模壓成型模具處設置一烘道，用于實現加熱固化。

本發明還提供了一種如上所述的光纖光柵復合材料智能筋的制備方法，將拉擠成型和模壓成型有機結合，包括以下步驟：

A纖維束依次經過纖維紗架、材料導向器、樹脂槽，浸漬樹脂后再通過集束器進行定向排列；

B將定向排列后的纖維束通過具有雙半圓形截面結構的組合模頭，以形成兩個雙半圓形截面的預成型體；

C牽引裝置將步驟B得到的預成型體拉出組合模頭后，將光纖光柵放置于兩個預成型體之間；

D將內置有光纖光柵的兩個預成型體通過模壓成型模具進行模壓成型后得到成型體，加熱固化，由切割裝置切割成段，制得成品。

其中，步驟C中，光纖光柵安置于兩個預成型體間的中間位置。

作為一種優選方式，模壓成型模具內設置一加熱裝置，步驟D中的成型體在模壓成型模具內邊移動邊加熱固化。

也可以在模壓成型模具處設置一烘道，在步驟D中，成型體利用烘道進行加熱固化。

作為一種優選方式，模壓成型模具還具有連接頭加工結構，在步驟D中，將制得成型體的兩端加工成連接頭的成型體，連接頭的加工形狀可以為螺紋形狀、卡扣形狀、凹槽形狀等，便于光纖光柵復合材料智能筋與被測物用連接頭連接。

本發明的優點是通過采用上述技術方案，其加工工序簡單、埋入效果優良，同時實現了連續生產的制備系統。而且根據光纖光柵本身很脆、剪切強度低的缺點，在制備過程中，對光纖光柵進行了封裝，進一步解決了現有技術中存在的問題，更好的發揮光纖光柵傳感器在應用中作用。

【附圖說明】

圖1是本發明的一種實施例的系統結構圖。

圖2是本發明組合模頭的截面結構圖。

圖3是本發明模壓成型模具的截面結構圖。

圖4是由本發明制得的光纖光柵復合材料智能筋成品的結構示意圖。