[發明專利]碳纖維預浸料封裝的分布式溫度-應變傳感器及制作方法

有效

• 申請號: 201710860796.1
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107702659B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 朱萍玉;孫孝鵬;王野天;李永敬;謝嘯博
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01K11/32
• 代理公司: 11344 北京市盈科律師事務所
• 代理人: 江錦利

本發明提供了一種碳纖維預浸料封裝的分布式溫度?應變傳感器及制作方法，傳感器包括至少一個感應單元；感應單元包括基底、碳纖維預浸料層、脫模布層、鐵氟龍棒以及至少一個“Ω”形光纖；“Ω”形光纖的彎折部分形成溫度測量區，直線段部分形成應變測量區；鐵氟龍棒設置于所述溫度測量區外，所述脫模布層包裹于所述鐵氟龍棒和所述應變測量區外表面，所述碳纖維預浸料層包裹于所述脫模布層外表面；基底設置于所述碳纖維預浸料層外表面，測量時與被測物體接觸；該傳感器同時具備監測應變參數和溫度的能力，并能明確區分應變段和溫度段，且安裝方便、制作靈活、長度可延伸，易于維護接續。

技術領域

本發明涉及分布式光纖傳感技術領域，尤其涉及一種碳纖維預浸料封裝的分布式溫度-應變傳感器及制作方法。

背景技術

光纖為直徑很小的玻璃或塑料細絲，彎折時易脆斷，光纖在使用過程中產生啁啾和折斷，給光纖的工程應用造成不便。

盡管光纖本身即是一種對的溫度和應變同時敏感的傳感器，溫度和應變敏感，但是在實際工程應用中，需要對溫度和應變兩個量進行區分。

分布式光纖傳感器采用布里淵和瑞利等光學解調原理，對沿光纖傳輸路徑上的空間分布和隨時間變化的溫度和應變變化信息進行測量。它將傳感光纖沿場排布，可以同時獲得被測場的空間分布和隨時間的變化信息，適用于航空航天結構件、葉片等要求大范圍監測的輕質結構。

碳纖維增強復合材料因其高強度、質量輕、成型方便等優點，是航空航天、大飛機和風能葉片的重要原材料。將功能材料埋入復合材料結構形成的智能結構越來越顯出旺盛的生命力及重要性，它所具有的健康監測功能已使其在航空航天、艦船武器等軍事領域和機械結構、土木工程等民用領域得到應用。而采用復合材料封裝的光纖傳感器，由于和復合材料結構件具有良好的相容性，且輕薄易于復合進結構件中。然而，對分布式光纖的使用多是在結構件制作時直接鋪放裸光纖，因光纖的曲率半徑、成活率等問題，既增加了工藝的復雜性，又加大了施工制作成本。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術中的分布式光纖傳感器應變和測溫難以區分、制作工藝復雜的問題，提出了一種碳纖維預浸料封裝的分布式溫度-應變傳感器及其制作方法，能夠有效區分應變和測溫，制作工藝簡單。

一種碳纖維預浸料封裝的分布式溫度-應變傳感器，包括至少一個感應單元；

所述感應單元包括基底、碳纖維預浸料層、脫模布層、鐵氟龍棒以及至少一個“Ω”形光纖；

所述“Ω”形光纖的彎折部分形成溫度測量區，直線段部分形成應變測量區；

所述鐵氟龍棒設置于所述溫度測量區外，所述脫模布層包裹于所述鐵氟龍棒和所述應變測量區外表面，所述碳纖維預浸料層包裹于所述脫模布層外表面；

所述基底設置于所述碳纖維預浸料層外表面，測量時與被測物體接觸。

進一步地，所述基底的材料與被測物體材料相同。

進一步地，所述應變測量區為片狀結構。

進一步地，所述“Ω”形光纖的兩個端腳用于與其他感應單元連接，或者與其他“Ω”形光纖連接，或者引出光纖接頭與外部的光纖解調儀連接。

進一步地，所述感應單元包括兩個“Ω”形光纖，所述兩個“Ω”形光纖通過所述端腳連接。

進一步地，所述兩個“Ω”形光纖位于同一平面，且所述兩個“Ω”形光纖的端腳相對設置。

進一步地，所述兩個“Ω”形光纖位于同一平面，且所述兩個“Ω”形光纖的端腳相背設置。

進一步地，所述兩個“Ω”形光纖位于同一平面，且其中一個“Ω”形光纖的端腳與另一個“Ω”形光纖的背部相對設置。