一种表面粘贴式光纤光栅传感器的制作方法

本实用新型涉及光纤光栅传感器的技术领域，尤其是涉及一种表面粘贴式光纤光栅传感器。

背景技术：

重大工程结构的健康监测和智能结构控制都涉及到对结构当前状态的测量，光纤光栅以其质量轻、体积小、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰等优点在风电、航空航天、大型土木工程结构的健康监测和智能控制方面得到广泛应用。

工程化光纤光栅传感器主要从结构设计、材料选择、封装工艺三个方面进行设计制备，其中封装工艺是决定光纤光栅传感器特性的关键。目前，国际上光纤光栅传感器主流的封装方式为细径管保护式和表面粘贴式。其中细径管保护式是将裸光纤光栅放入直径较小的钢管中，中间灌满环氧树脂等胶加以固定保护。管式封装光纤光栅传感器多用于埋入结构件内部，用以监测结构件内部的损伤变形情况。但是，管式封装光纤光栅传感器存在埋入工艺复杂、封装工艺对胶粘剂要求高等缺陷，同时光纤光栅传输光缆的引出对结构件本身的设计提出较高要求。相比之下，表面粘贴式光纤光栅传感器结构简单，易于安装，应用更为广泛。

现有的表面粘贴式光纤光栅传感器包括下玻纤布、负载在下玻纤布上的光纤光栅、覆盖在光纤光栅上的上玻纤布以及分别由光纤光栅两端套设在光纤光栅上的保护管，保护管延伸至下玻纤布上，下玻纤布与上玻纤布之间通过灌注的环氧树脂胶牢靠结合成一个整体。

现有的表面粘贴式光纤光栅传感器的制作主要包括以下几个步骤：

（1）选取一块面表面平整的玻璃板放于实验台上，将下脱模布、下玻纤布、光纤光栅、上玻纤布、上脱模布依次整齐铺放于玻璃板上，然后取两根保护管，分别由光纤光栅的端部套设并搭放在下玻纤布上，然后将光纤光删的一端固定于实验台上，另一端通过铅锤的方式拉伸，实现光栅光纤的预拉，然后对保护管的端部间隙进行密封；

（2）在脱模布的四周粘贴密封胶条，使密封胶条紧密粘合玻璃板且形成一个密封胶条圈，将注胶管的一端端口固定在密封胶条圈上，另一端伸入盛有胶的容器内；同样将真空管的一端端口固定在密封胶条圈上，另一端通过两口烧瓶连接真空泵；

（3）在密封胶条圈上方覆盖真空袋膜，使真空袋膜与密封胶条紧密接触，使玻璃板、上层真空袋膜以及密封胶条圈之间形成一个密闭空间；

（4）采用真空辅助灌注工艺将环氧树脂胶注入到密闭空间内；固化后，脱模，即脱去下脱模布和上脱模布。

但是上述中的现有技术方案存在以下缺陷：仅适用于光纤光栅相对较短的情况下，当光纤光栅过长时，保护管也需要随之加长，这就会导致制作的过程中需要很大的实验台才能对光纤光栅进行预拉，大大增加了制作难度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种表面粘贴式光纤光栅传感器，其具有不受光纤光栅和保护管长度限制、方便做预拉的效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种表面粘贴式光纤光栅传感器，包括下玻纤布、至少一条负载于下玻纤布上的光纤光栅以及覆盖在光纤光栅上的上玻纤布，还包括套设在光纤光栅上且固定于下玻纤布边沿处的承口接头、与承口接头配合的插口接头以及套设在光纤光栅外且与插口接头连接的保护管；

下玻纤布与上玻纤布之间灌注有将下玻纤布、光纤光栅、承口接头以及上玻纤布牢靠结合成一个整体的环氧树脂胶，部分承口接头裸露在环氧树脂胶的外部。

通过采用上述技术方案，本申请中的表面粘贴式光纤光栅传感器在制作的过程中通过环氧树脂胶将下玻纤布、光纤光栅、承口接头以及上玻纤布牢靠结合成一个整体，而保护管与上述整体是分开设置的，当光纤光栅过长时，工作人员可将大部分盘起来，预留出长度与实验台大小相匹配的光纤光栅做预拉，无需很大的实验台就可以实现，不受光纤光栅和保护管长度限制，脱模后，通过插口接头和承口接头将保护管套装在光纤光栅的外部即可，降低了制作难度。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步设置为：所述承口接头至少包括固定在下玻纤布上的套管以及与套管一体连接且裸露于环氧树脂胶外部的承口管；

所述插口接头至少包括一体连接且连通在保护管端部的柔性管，柔性管插接至承口管内并通过摩擦力固定。

通过采用上述技术方案，安装时，只需将柔性管插接至承口管内，使两者之间通过摩擦力固定即可，结构简单、操作方便。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步设置为：所述承口管远离套管的一端设有方便柔性管伸入的扩口面。

通过采用上述技术方案，方便柔性管对准并插接至承口管内。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步设置为：所述柔性管的外径大于承口管最小内径0.5mm-1mm。

通过采用上述技术方案，能够使柔性管插接至承口管内后张紧于承口管内壁上。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步设置为：所述柔性管的外部套设有柔性套，柔性套的一端一体连接有管套，管套粘接在柔性管的外壁上，柔性套的内径与承口管的外径相适配。

通过采用上述技术方案，柔性管插入承口管的过程中，柔性套套接在承口管的外壁上，柔性管与承口管的内壁配合，柔性套与承口管的外壁配合，两种配合起到双重摩擦力固定的效果。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步设置为：所述承口管靠近端部的外侧壁上固接有凸环，凸环朝向柔性套一侧的端面设有方便柔性套安装的倒角。

通过采用上述技术方案，柔性管插入承口管的过程中，柔性套逐渐被凸环撑开，最终受自身恢复力的影响箍紧在承口管的外壁上，提高承口接头和插口接头之间连接的紧密性。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步设置为：所述承口管的直径小于套管的直径，承口管与套管的衔接处形成供柔性套密封连接的锥面，锥面裸露在环氧树脂胶的外部。

通过采用上述技术方案，使得锥面、柔性套、承口管和凸环之间形成封闭空间。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步设置为：所述柔性套上开设有注胶针孔。

通过采用上述技术方案，安装完毕后，工作人员可通过注胶针孔向封闭空间内注胶，使得承口接头与插口接头之间连接成一个整体，进一步提高承口接头和插口接头之间连接的稳定性。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1、本申请中的表面粘贴式光纤光栅传感器在制作的过程中通过环氧树脂胶将下玻纤布、光纤光栅、承口接头以及上玻纤布牢靠结合成一个整体，而保护管与上述整体是分开设置的，当光纤光栅过长时，工作人员可将大部分盘起来，预留出长度与实验台大小相匹配的光纤光栅做预拉，无需很大的实验台就可以实现，不受光纤光栅和保护管长度限制，脱模后，通过插口接头和承口接头将保护管套装在光纤光栅的外部即可，降低了制作难度；

2、通过柔性套与凸环配合，能够进一步提高承口接头和插口接头之间连接的紧密性；

3、注胶针孔的设置，使得工作人员可以在安装完毕后，向封闭空间内注胶，将承口接头和插口接头稳固的连接在一起，避免两者脱开。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是体现承口接头和插口接头之间配合关系的剖视图。

附图标记，1、下玻纤布；2、光纤光栅；3、上玻纤布；4、承口接头；41、套管；42、承口管；43、锥面；44、扩口面；45、凸环；46、倒角；5、插口接头；51、柔性管；52、柔性套；521、注胶针孔；53、管套；6、保护管；7、铠装层。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种表面粘贴式光纤光栅传感器，包括下玻纤布1、至少一条负载于下玻纤布1上的光纤光栅2以及覆盖在光纤光栅2上的上玻纤布3，下玻纤布1和上玻纤布3的尺寸相同，光纤光栅2的光栅区位于上玻纤布3与下玻纤布1之间，而光纤光栅2的两端分别伸出下玻纤布1和上玻纤布3的覆盖范围。

在光纤光栅2上套设有一对承口接头4，两承口接头4对称设置且分别固定于下玻纤布1的边沿处，具体可通过点胶的方式预固定。每个承口接头4上均连接有一个能够与之相配合的插口接头5，插口接头5远离承口接头4的一端一体连接有保护管6，保护管6套设在光纤光栅2的外部，用于对光纤光栅2进行保护。

下玻纤布1与上玻纤布3之间灌注有将下玻纤布1、光纤光栅2、承口接头4以及上玻纤布3牢靠结合成一个整体的环氧树脂胶，承口接头4上用于与插口接头5连接的部分延伸出下玻纤布1，并且延伸出下玻纤布1的部分裸露在环氧树脂胶的外部，这样的结构设计，使得工作人员可以在脱模后再对保护管6进行安装，解决了现有技术中制作表面粘贴式光纤光栅2传感器时，由于光纤光栅2和保护管6过长而难以对光纤光栅2做预拉的这种情况。

参照图2，承口接头4包括通过点胶的方式固定在下玻纤布1上的套管41以及与套管41一体成型的承口管42，承口管42的直径小于套管41的直径，承口管42与套管41的衔接处形成锥面43，锥面43和承口管42裸露在环氧树脂胶的外部，并且在承口管42远离套管41的一端设有扩口面44；插口接头5由橡胶制成，其包括一体连接且连通在保护管6端部的柔性管51，柔性管51的外径大于承口管42最小内径0.5mm-1mm。在柔性管51和保护管6的内壁上设有铠装层7（图中未画出），用于增加两者的机械强度、抗拉强度和抗侵蚀性能。

安装时，将柔性管51沿扩口面44伸入并逐渐插接至承口管42内，插接的过程中，柔性管51受承口管42的限制产生收缩式形变，并且抵接在承口管42上，两者之间通过摩擦力固定。而扩口面44的设置，方便柔性管51插接至承口管42内。

参照图2，为保证承口接头4与插口接头5之间连接的稳定性，在柔性管51的外部套设有长度小于柔性管51的柔性套52，柔性套52的一端一体连接有管套53，管套53通过胶粘的方式固定在柔性管51的外壁上。柔性套52的内径与承口管42的外径相适配；在承口管42靠近端部的外侧壁上固接有径向延伸的凸环45，凸环45朝向柔性套52一侧的端面设有方便柔性套52安装的倒角46，柔性管51插入承口管42的过程中能够对柔性套52起导向和定位的作用，当柔性套52与凸环45接触时，柔性套52逐渐被凸环45撑开并最终与锥面43抵接，同时柔性套52受自身恢复力的影响箍紧在承口管42的外壁上。

锥面43、柔性套52、承口管42和凸环45之间形成封闭空间，在柔性套52的侧壁上还开设有注胶针孔521，当承口接头4与插口接头5安装完毕后，工作人员可通过注胶针孔521向封闭空间内注胶，使得承口接头4与插口接头5之间连接成一个整体。

本申请中的表面粘贴式光纤光栅传感器在制作的过程中通过环氧树脂胶将下玻纤布1、光纤光栅2、承口接头4以及上玻纤布3牢靠结合成一个整体，而保护管6与上述整体是分开设置的，当光纤光栅2过长时，工作人员可将大部分盘起来，预留出长度与实验台大小相匹配的光纤光栅2做预拉，无需很大的实验台就可以实现，脱模后，通过插口接头5和承口接头4将保护管6套装在光纤光栅2的外部即可，与现有技术相比，本申请中的表面粘贴式光纤光栅传感器在制作的过程中，不受光纤光栅2和保护管6长度限制，大大降低了制作难度。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。