[實用新型]一種高耐久長標距光纖光柵傳感器

有效

• 申請號: 201320468225.0
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN203642882U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 楊才千;吳智深;孫安;洪萬;何一;吳必濤
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G02B6/44
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本實用新型涉及光纖光柵傳感器的技術領域。?

背景技術

?結構健康監測技術作為提高大型土木交通工程結構安全性能、防災減災能力、管養智能化水平的一種重要技術，已引起了廣泛的重視。自上個世紀90年代以來，該技術在美國、歐洲及亞洲的日本、中國和韓國得到廣泛的研究并在實際工程上得以應用，目前我國新建大型橋梁結構都不同程度的安裝了結構健康監測系統。?

然而，目前土建交通基礎設施等大型工程結構的結構健康監測系統中的關鍵傳感技術多數是早期應用于航天航空、軍事及精密機械等方面的傳感技術，甚至多數結構損傷識別理論也是針對均質、小型結構而并非大型的土建交通等工程結構而開發的。傳統傳感器耐久性差，數據傳遞受干擾大，只適用于短期、小范圍的檢測，不適合埋入式的長期實時監測，難以滿足長期檢測及結構健康監測。?

目前大型橋梁、隧道等工程結構上還多以“點”式檢測為主（應變片、加速度計、GPS等），而且傳統傳感器的價格較高不適合大范圍的分布布設。對于主體為鋼筋混凝土的大型土建交通工程結構，局部檢測很難捕捉到結構的損傷信息。如，對于比較小的損傷如果應變片或加速度計等布置位置離真實損傷較遠，則這些傳感器很難監測到損傷信息，如果應變片等布置在裂縫等損傷上，則傳感器很容易被破壞。而且，對于動態測量，基于“點式”動態測量的識別方法很難反映結構的整體性態，很難有效捕捉到結構事先不可預知的損傷。?

針對當前“點式”傳感器在大型土建交通工程中應用的技術瓶頸，東南大學吳智深教授所領導的課題組開展了“點式”傳感器長標距化技術研究。專利文獻（ZL200610097290.1）公開了一種分布式長標距光纖布拉格光柵傳感器，采用了纖維復合材料封裝，使光纖布拉格光柵傳感器具有分布傳感功能，實現了增敏和溫度自補償。但，傳感器的長期監測穩定性及耐久性有待進一步提高，且沒有考慮錨固段的預張拉滑移問題。用于土建交通等大型工程結構長期檢測和健康監測的傳感器需要有良好的長期測量穩定性和耐久性，然而當前常用的傳感器較難滿足土建交通工程領域長期檢測的性能要求。?

發明內容

本實用新型目的是提供一種能夠解決傳統光纖光柵傳感器在惡劣環境下長期檢/監測穩定性與耐久差等問題，并克服光纖光柵傳感器測量過程中存在的纖芯與包覆層存在的滑移問題，提高光纖光柵傳感器在土建交通工程領域應用的適用性和耐久性，為土建交通領域大型工程結構的長期檢測和健康監測提供一種穩定可靠的高耐久長標距光纖光柵傳感器。?

本實用新型為了實現上述目的，采用如下技術方案：?

一種高耐久長標距光纖光柵傳感器，包括自內往外依次布置的纖芯、保護層、涂覆層，所述纖芯為商業光纖，商業光纖的中段設置光纖光柵，商業光纖的外周設置由套管、編織纖維套層、封裝結構組成的保護層，商業光纖與套管之間通過套管內固定點固定；套管內固定點與編織纖維套層之間分別設置錨固段；商業光纖的兩端依次連接錨固段光纖、連接光纖，連接光纖的末端通過連接法蘭連接傳輸光纜。

一種高耐久長標距光纖光柵傳感器的制造方法，包括如下步驟：?

選取：首先以光纖光柵為中心向兩邊分別量取一半傳感標距長度?，確定標距長度為AB，利用光纖涂覆層剝除及封裝裝置剝除該段光纖的包覆層，用丙酮或乙醇進行清洗后利用高模量材料進行再封裝；然后，通過穿套管裝置在傳感標距長度上穿過套管，用高彈性模量的膠將光纖光柵傳感器的兩端固定在套管的A與B兩端，固定長度為；

制造：將單個長壽命高精度長標距光纖光柵傳感器進行熔接，形成串聯連接，將分布熔接串聯光柵的光纖或分布刻寫光柵的光纖纏繞在軸筒上，以備分布式光纖傳感器的連續封裝；

在牽引及產品收集裝置的牽引下，軸筒自動將串聯了光纖光柵的光纖按一定速度放光纖；在光纖包覆層剝除及封裝裝置處，自動除去套管內固定點及錨固段處的涂覆層，同時進行抗滑移封裝；在穿套管裝置處，進行套管安裝，每個套管的長度為，通過光纖張拉應變控制裝置控制光纖的拉伸應變，用光纖套管內固定裝置將光纖的兩端固定在套管上；封裝用纖維通過紗軸放線，然后在編織機處對套管及商業光纖外面單向或雙向編織纖維套層，通過錨固段樹脂浸漬機用環氧樹脂對錨固段進行浸漬，用環氧樹脂對其他部分進行浸漬；通過烘干裝置在真空環境下進行養護，并在長標距傳感器的兩端熔接上光纜和收集在牽引及產品收集裝置上備用；整個過程通過智能生產控制系統進行智能化控制。

本實用新型對錨固段進行浸漬的環氧樹脂中添加了質量百分比為0.05-5%抗老化劑和0.5-20%增強相，對其他部分進行浸漬的環氧樹脂中添加了質量百分比為0.05-5%抗老化劑。?