[發明專利]基于同軸電纜法布里?珀羅干涉傳感的智能鋼絞線、制備方法及其監測方法

在審

• 申請號: 201710468333.0
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107121227A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 周智;焦彤;劉嘉
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01B11/16
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 溫福雪,侯明遠

1.一種基于同軸電纜法布里-珀羅干涉傳感的智能鋼絞線，其特征在于，所述的智能鋼絞線包括CCFPI傳感器(1)、高延性金屬箔片(2)、FRP-CCFPI智能筋(3)和鋼絞線外絲(4)，至少一層高延性金屬箔片(2)包裹在FRP-CCFPI智能筋(3)表面，FRP-CCFPI智能筋(3)與鋼絞線外絲(4)捻線成型，FRP-CCFPI智能筋(3)位于鋼絞線外絲(4)中間，CCFPI傳感器(1)貫穿于FRP-CCFPI智能筋(3)內并從兩端穿出；

所述的CCFPI傳感器(1)為直徑為0.3-0.9mm的同軸電纜(5)，其上設有n≥2個反射點(6)；反射點(6)處同軸電纜(5)外套裝有金屬套管(7)，反射點(6)通過擠壓金屬套管(7)變形而成；同軸電纜(5)一端連接矢量網絡分析儀，另一端連接負載；擠壓反射點(6)處的金屬套管(7)，擠壓變形越大反射點的反射系數越大，采用矢量網絡分析儀觀察反射點的反射系數，控制各個反射點(6)的反射系數保持一致；定義CCFPI傳感器(1)的相鄰兩個反射點間的區段為單標距，所有反射點構成的區段為CCFPI傳感器(1)的傳感段。

2.一種權利要求1所述的基于同軸電纜法布里-珀羅干涉傳感的智能鋼絞線的制作方法，其特征在于，步驟如下：

A.制作FRP-CCFPI智能筋(3)

將CCFPI傳感器(1)與浸潤環氧樹脂的纖維一起送入拉拔模具，通過擠拉成型工藝制作成內部貫穿有CCFPI傳感器(1)的FRP-CCFPI智能筋(3)；其中，FRP-CCFPI智能筋(3)的長度大于鋼絞線外絲(4)的長度；

B.制作FRP-CCFPI智能鋼絞線

在FRP-CCFPI智能筋(3)表面包裹一層以上高延性金屬箔片(2)，用FRP-CCFPI智能筋(3)替換鋼絞線的中絲，即為FRP-CCFPI智能鋼絞線。

3.用基于同軸電纜法布里-珀羅干涉傳感的智能鋼絞線FRP-CCFPI智能鋼絞線的監測方法，其特征在于，步驟如下：

A.單標距CCFPI傳感器應變測量方法

1)采用矢量網絡分析儀測得CCFPI傳感器(1)頻域S₁₁反射頻譜，首先對S₁₁反射頻譜進行線性調頻Z逆變換或傅里葉逆變換，得到CCFPI傳感器(1)的時域信息；然后利用矢量網絡分析儀的時域門選通功能選取相鄰兩個反射點，再通過線性調頻Z變換或傅里葉變換將選通后的時域信號轉換到頻域，得到CCFPI傳感器(1)的相鄰兩個反射點的干涉頻譜；

2)選取干涉頻譜上的某諧振頻點作為監測頻點，追蹤監測頻點的偏移量，根據公式ε＝Δf_m/f_m，則解算出應變值；

其中，Δf_m為第m個諧振頻點偏移量，f_m為第m個諧振頻點；

B.CCFPI傳感器(1)分布式應變測量方法

CCFPI傳感器(1)分布式應變測量方法是基于步驟A中S₁₁反射頻譜的時頻轉換算法和應變解算方法實現的，通過改變時域選通門位置實現單標距的切換，時域選通門依次移動并循環往復進而實現CCFPI傳感器所有標距的應變解算；

C.智能鋼絞線的分布式應變測量方法

通過錨具固定智能鋼絞線兩端于工程中，對智能鋼絞線監測時，由內嵌的CCFPI傳感器(1)測得的應變值得到FRP-CCFPI智能筋(3)的軸向應變分布，鋼絞線外絲(4)在錨固張拉過程中發生扭轉，使FRP-CCFPI智能筋(3)與鋼絞線外絲(4)之間的握裹力大大增強，從而構件整體協同變形，FRP-CCFPI智能筋(3)感知的應變即為鋼絞線的應變，進而得到鋼絞線的內力全分布情況。