表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器及其制备方法
【专利摘要】表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器，由裸光纤及封装材料构成，特征是裸光纤的尾纤部分外部设有套管；套管装入铠装电缆；铠装电缆外部设有钢套管；在钢套管两端分别设置有端部扩大头；在钢套管的表面焊接有若干钢钉。本发明传感器的强度可满足道路工程服役周期长，服役环境恶劣等条件，使传感器与路面达到最佳的协同变形效果，从而减少由传感器和路面的模量差异造成的测量误差。表面焊接钢钉及两端设置扩大头的构造形式的封装钢套管，使传感器在能适应路面恶劣使用条件的基础上，根据沥青路面材料类型，可以调节传感器表面钢钉的尺寸及间距，使传感器和沥青混凝土之间达到最佳的协同变形效果。
【专利说明】表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及道路智能监测【技术领域】，特别是涉及一种表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器，本发明还涉及这种光纤光栅应变传感器的制备方法。
【背景技术】
[0002]光纤光栅传感器因其具有结构简单、可靠性好、抗腐蚀，抗电磁干扰能力强、复用能力强、稳定性好、高精度等优点，克服了传统传感器不能适应路面服役周期长，服役环境恶劣等缺点，已经成为工程应用的热点。但是应用光纤光栅传感器监测路面结构内部应变，以评价路面结构性能是道路工程的难点。这是由于光纤光栅传感器和路面材料的模量之间的差异，造成传感器与路面的协同变形能力较差，导致光纤光栅传感器采集的信息与路面真实信息存在较大差异，不能直接用于评价该点的受力状态。因此，研究光纤光栅传感器与路面材料间的协同变形是解决光纤光栅传感器在路面应用的前提和基础。
【发明内容】
[0003]为了克服现有的光纤光栅传感器不能与浙青混凝土协同变形的问题，本发明提供一种与浙青混凝土协同变形能力良好的光纤光栅传感器，并且其构造可以根据路面所用浙青混凝土材料类型进行调节。
[0004]本发明的另一 目的在于提供上述表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器的制备方法。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器，由裸光纤及封装材料构成，其特征在于，所述裸光纤的尾纤部分外部设有套管；该套管装入铠装电缆；该铠装电缆外部设有钢套管；在该钢套管两端分别设置有端部扩大头；在该钢套管的表面焊接有若干钢钉。
[0006]以上设计的优化方案有:
在所述套管与所述钢套管之间，设有粘合剂层。
[0007]建议该粘合剂层采用环氧树脂。
[0008]所述的钢套管是采用45号钢，做成圆柱型套管。
[0009]所述的套管采用白色塑料套管。
[0010]所述钢套管、钢钉间距、钢钉长度与浙青混合料类型之间的关系，按照下表的限定:
【权利要求】
1.一种表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器，由裸光纤及封装材料构成，其特征在于，所述裸光纤的尾纤部分外部设有套管；该套管装入铠装电缆；该铠装电缆外部设有钢套管；在该钢套管两端分别设置有端部扩大头；在该钢套管的表面焊接有若干钢钉。
2.根据权利要求1所述的表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器，其特征在于，在所述铠装电缆与所述钢套管之间，设有粘结剂层。
3.根据权利要求1所述的表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述的粘结剂层采用环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述的钢套管是采用45号钢，做成圆柱型套管。
5.根据权利要求1所述的表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述的套管采用白色塑料套管。
6.根据权利要求1-5之一所述的表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述钢套管、钢钉间距、钢钉长度与浙青混合料类型之间的关系，按照下表的限定:
7.权利要求1所述的表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器的制备方法，其特征在于，步骤如下: Α、裸光纤的初步保护性封装:将光纤除光栅部分的尾纤部分穿入套管，再将由套管保护的光纤尾纤穿入铠装电缆； B、钢套管及光纤的固定:将钢套管使用传感器固定夹固定于铁架台上，下端堵头安装好，将进行初步保护封装的光纤穿入钢套管并使用光纤固定夹固定，固定时应尽量使光纤处于拉直紧绷状态，并处于套管轴线方向； C、制备环氧树脂粘结剂:取环氧树脂和固化剂的质量比为2:1进行配比，制备时应尽量搅拌均匀并防止产生大量的气泡； D、粘结剂的灌注:利用注射器将粘结剂缓慢均匀地注入固定好的钢套管内部； Ε、传感器的固化成型:将灌注好的传感器于常温下静置24h即可成型；F、光线与跳线的连接:采用光纤熔接机将封装好的光纤与跳线焊接，传感器制作完成。
8.根据权利要求7所述的表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器的制备方法，其特征在于，步骤C中的粘结剂采用环氧树脂。
9.根据权利要求8所述的表面钢钉式钢套管封装光纤光栅应变传感器的制备方法，其特征在于，步骤C的具体操作是:利用注射器将制备好的环氧树脂粘结剂缓慢均匀地注入固定好的钢套管内部，注射时在注射器端部接软管加长，伸入至套管底部开始灌注，有利于套管内部环氧树脂粘结剂注满；待静置一段时间，重新补注至套管内部环氧树脂粘结剂注满；注满后将 上端堵头安装好。
【文档编号】G01B11/16GK103743353SQ201310740106
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】解建光, 胡叶, 耿飞, 王亚军, 余健晖 申请人:南京航空航天大学