[發明專利]高耐久性無粘結劑封裝光纖光柵應變傳感器及封裝方法

有效

• 申請號: 201310284802.5
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN103335605A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 趙雪峰;劉慶;呂興軍;單水軍;江元浩
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01D11/24
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 趙連明;梅洪玉

1.一種高耐久性無粘結劑封裝光纖光柵應變傳感器，其特征在于，該傳感器包括應變監測光纖光柵、通訊段單模抗彎光纖、溫度補償光纖光柵、混凝土材料封裝模塊、鎧裝光纜、圓柱外徑15mm-20mm的混凝土材料嵌固模塊、鋼套管-1、鋼套管-2和膠管；該圓柱外徑15mm-20mm的混凝土材料封裝模塊內部具有啞鈴狀凹槽結構，傳感器內部各構件均需要安裝固定在啞鈴狀凹槽內；膠管將鋼套管-1與鋼套管-2連接在一起，固定于啞鈴狀凹槽中間位置，膠管的存在保證了兩個鋼套管的縱向剛度不連續，消除若采用一整根鋼管保護造成的對封裝結構的剛度與彈性模量影響；?

應變監測光纖光柵的通訊單模抗彎光纖兩端分別在直徑15mm-20mm的混凝土材料嵌固模塊中間部位圓柱體纏繞3-5周，利用光纖與圓柱體的纏繞作用和圓柱體與混凝土材料封裝模塊的嵌固作用實現應變監測光纖光柵與封裝結構的牢固連接。光纖由兩端的鎧裝光纜引出，溫度補償光纖光柵也放置在套管內部，一段自由放置在套管內部，另一端由鎧裝光纜引出。?

2.根據權利要求1所述的高耐久性無粘結劑封裝光纖光柵應變傳感器，其特征在于，該封裝傳感器的傳感器標距即為兩個纏繞光纖圓柱體的間距。?

3.根據權利要求2所述的高耐久性無粘結劑封裝光纖光柵應變傳感器，其特征在于，該封裝傳感器的傳感器標距為10cm-12cm中間的某個固定值。?

4.根據權利要求1、2或3所述的高耐久性無粘結劑封裝光纖光柵應變傳感器，其特征在于，該封裝該傳感器采用外徑5mm的鋼套管-1和鋼套管-2。?

5.權利要求1、2或3所述的高耐久性無粘結劑封裝光纖光柵應變傳感器封裝方法，其特征在于，首先，利用模具制作混凝土材料封裝模塊，該模塊內部具有啞鈴狀凹槽結構；傳感器內部各構件均需要安裝固定在啞鈴狀凹槽內，然后分批向凹槽內澆筑水泥砂漿實現傳感器的最后封裝；之后，應用膠管將鋼套管-1與鋼套管-2連接在一起，放置固定于啞鈴狀凹槽中間位置；將含有應變監測光纖光柵的光纖穿入鋼套管-1、鋼套管-2與膠管中，兩端通訊段單模抗彎光纖分別橫向纏繞在混凝土材料嵌固模塊中間的圓柱體上，各纏繞3-5圈；光纖由兩端的鎧裝光纜引出。同時將溫度補償光纖光柵也放置在套管內部，一段自由放置在套管內部，另一端由鎧裝光纜引出。然后應用水泥砂漿將左側圓柱體所在凹槽澆筑填充，待砂漿養護凝固后，對右側圓柱體進行預張拉，將預張拉應變恒定保持在2000-3000με水平；然后，應用水泥砂漿將右側圓柱體所在凹槽澆筑填充，待砂漿掩護凝固后，釋放外加預應力；此時兩個纏繞光纖的圓柱體間距長度內的光纖皆處在相同的預張拉應力水平內，最后應用水泥砂漿填充套管所在部位的凹糟與圓柱體外側凹槽，完成傳感器的最后封裝；在整個封裝過程中，保證鋼套管與膠管內不進入水泥砂漿。?

6.權利要求4所述的高耐久性無粘結劑封裝光纖光柵應變傳感器封裝方法，其特征在于，?

首先，利用模具制作混凝土材料封裝模塊，該模塊內部具有啞鈴狀凹槽結構；傳感器內部各構件均需要安裝固定在啞鈴狀凹槽內，然后分批向凹槽內澆筑水泥砂漿實現傳感器的最后封裝；之后，應用膠管將鋼套管-1與鋼套管-2連接在一起，放置固定于啞鈴狀凹槽中間位置；將含有應變監測光纖光柵的光纖穿入鋼套管-1、鋼套管-2與膠管中，兩端通訊段單模抗彎光纖分別橫向纏繞在混凝土材料嵌固模塊中間的圓柱體上，各纏繞3-5圈；光纖由兩端的鎧裝光纜引出。同時將溫度補償光纖光柵也放置在套管內部，一段自由放置在套管內部，另一端由鎧裝光纜引出。然后應用水泥砂漿將左側圓柱體所在凹槽澆筑填充，待砂漿養護凝固后，對右側圓柱體進行預張拉，將預張拉應變恒定保持在2000-3000με水平；然后，應用水泥砂漿將右側圓柱體所在凹槽澆筑填充，待砂漿掩護凝固后，釋放外加預應力；此時兩個纏繞光纖的圓柱體間距長度內的光纖皆處在相同的預張拉應力水平內，最后應用水泥砂漿填充套管所在部位的凹糟與圓柱體外側凹槽，完成傳感器的最后封裝；在整個封裝過程中，保證鋼套管與膠管內不進入水泥砂漿。?