[發明專利]一種光纖光柵傳感器的保護材料及其生產方法

有效

• 申請號: 201710165043.9
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106928676B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 陳宏哲;毛若卿;王登科;張曉喬;嚴婉;王亞婕;宋興樂;胡俊鵬;王騰
• 申請（專利權）人: 海南瑞澤新材料研究院有限公司
• 主分類號: C08L67/06
• 分類號: C08L67/06;C08K7/06;C08K7/10
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 陳歡;吳燕梅

本發明公開了一種光纖光柵傳感器的保護材料及其生產方法，所述保護材料包括以下原料：不飽和聚酯樹脂、石英砂、玄武巖纖維、固化劑和促進劑。該種材料作為光纖光柵傳感器的保護材料和生產材料，通過注塑成型生產方法，完成傳感器保護材料的生產。本發明中以單一樹脂基復合材料替代傳統多種材料組合形式作為光纖光柵傳感器的保護材料，有效降低了應變傳遞誤差，且該保護材料具有優良的抗腐蝕性和化學穩定性，確保了傳感器在惡劣的工程環境中具有較長的使用壽命。同時，制得的保護材料注塑液粘度適度，流動性相對較佳，通過一次性注塑成型技術完成傳感器的生產，操作過程簡單，成品性能穩定，適宜于大批量工業生產，大幅降低了生產成本。

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術及復合材料領域，尤其涉及一種光纖光柵傳感器的保護材料及其生產方法。

背景技術

光纖光柵是一種新型的光學器件，它通過在光纖軸向上建立周期性的折射率分布來改變或控制光在該區域的傳播行為和方式。光纖微小的變形都會被光柵感知從而傳遞出不同的光信號。因其高敏感、高分辨率、抗干擾性強等優點，近年來光纖光柵傳感技術被廣泛應用于土木工程、航天航空、船舶等領域實時監測溫度、應力應變、電流電壓等物理量的變化。

由于裸的光纖光柵直徑只有125μm，在惡劣的工程環境中容易損傷，只有對其進行保護性的封裝，才能賦予光纖光柵更穩定的性能和較長的使用壽命。同時，通過設計不同的封裝結構、選取不同的封裝用材，一方面可以使傳感器適應多變的應用環境而不改變其傳導特性，另一方面封裝材料被賦予溫度、應變增敏等功能因而增加了測量的精準性。金屬套管、基片是一種常見的封裝材料，其他材料包括陶瓷、合金等。按封裝結構的不同可分為粘結式、埋入式及工字型鋼柱光纖光柵傳感器。封裝過程中，先用環氧樹脂等膠沿軸線將光纖光柵固定在內層毛細鋼管或帶凹槽的金屬基片之中，然后進行外部保護材料的逐層疊加粘結，結構縫隙需用膠填滿。光纖光柵所感受到的應變為膠層內表面的應變，而這種應變經過外表面多層多種材料的傳遞，已難以反映被測物體的真實應變，測量誤差較大且重復性差。此外，整個封裝過程步驟繁瑣，不適用于工業化大批量生產，限制了光纖光柵傳感器的推廣應用。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種光纖光柵傳感器的保護材料及其生產方法，解決上述技術問題。

本發明采用的技術手段如下：一種光纖光柵傳感器的保護材料，制備所述保護材料包括以下原料：不飽和聚酯樹脂、石英砂、玄武巖纖維、固化劑和促進劑。

進一步的，所述石英砂的粒徑為75μm以下。

進一步的，所述玄武巖纖維的長度為5～7mm、直徑為14～18um。

進一步的，各原料重量份為：不飽和聚酯樹脂100份、石英砂20～40份、固化劑1～2.5份、促進劑0.5～1.25份；玄武巖纖維體積摻量為0.2～0.8％。

進一步的，各原料重量份為：不飽和聚酯樹脂100份、石英砂30份、固化劑2份、促進劑1份；玄武巖纖維體積摻量為0.6％。

進一步的，所述玄武巖纖維替換為碳纖維。

進一步的，所述不飽和聚酯樹脂替換為環氧樹脂；各原料重量份為：環氧樹脂100份、石英砂30份、固化劑80份、促進劑1份；玄武巖纖維體積摻量為0.6％。

本發明還提供一種光纖光柵傳感器的保護材料的生產方法，包括以下步驟：

S1、將不飽和聚酯樹脂、石英砂、玄武巖纖維、促進劑加入攪拌機中常溫攪拌35～45min，制成膠液；

S2、在步驟S1的膠液中加入固化劑，繼續攪拌5～8min，得到均勻的注塑液，封存；

S3、將光纖光柵預浸濕一層步驟S2中的注塑液后，沿直徑為10～20mm管狀模具中心軸線方向固定，封閉模具兩端，并留出注塑口，用注射槍緩慢勻速地將注塑液從注塑口注入模具內，即完成注塑；