一种长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器的制作方法

本发明涉及环境腐蚀监测，具体涉及一种长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器。

背景技术：

1、金属腐蚀是一个持续累积的过程，目前对金属腐蚀的研究主要是采用金属挂片法、实验室加速试验，对金属腐蚀速率进行测定，但是这种实验方式时间长，且不能实时在线的监测装备的腐蚀情况。装备长期累积腐蚀会造成灾难性、突发性的损伤，因此对装备结构的腐蚀情况实时、在线、原位监测具有很大的意义。传统的监测方法可以采用腐蚀电化学、电阻探针、电偶腐蚀进行监测，由于此类方法不可避免的会引入电子器件，在长时间监测中，可能会对测试装置本身造成一定的影响，出现测量结果不准确。而且腐蚀型测试装置属于消耗型设备，其使用寿命有限。在监测一段时间后，就需要更换新的测试装置。因此，现有的腐蚀型测试装置在长时监测中存在较大弊端。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提出一种长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器，可以通过光纤光栅传感器对腐蚀速率进行长时间精准监测。具体技术方案如下：

2、一种长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器，其关键在于，包括：

3、外壳，设置有安装插孔；

4、腐蚀敏感体，沿所述安装插孔插入外壳内，且与所述外壳可拆卸连接，所述腐蚀敏感体设置有腔体，腔体的一端开孔且内部设置有活塞推杆，该活塞推杆的活塞与腔体的开孔端之间填充有敏感体，推杆从腔体的另一端穿出；

5、应变片，设置于所述外壳内部，且表面设置有光纤光栅传感器；

6、应变片推杆，一端与所述应变片抵接，另一端经弹簧连接有滑块；

7、在所述腐蚀敏感体插入外壳的过程中，所述推杆推动滑块挤压所述弹簧，使得所述应变推杆推动应变片产生形变。

8、进一步的，所述腔体开孔端的内侧设置有微孔eptfe亲水复合膜。

9、进一步的，所述腔体外壁设置有限位凸台。

10、进一步的，所述敏感体沿轴向分为两层，与所述活塞接触的一层为金属颗粒，另一层为金属粉末。

11、进一步的，所述外壳上开设有与所述滑块相配合的拆卸孔。

12、进一步的，所述应变片与所述外壳可拆卸连接。

13、进一步的，还包括温度补偿光纤光栅传感器，该温度补偿光纤光栅传感器设置于所述外壳内部。

14、进一步的，所述外壳包括后盖板，该后盖板与所述外壳可拆卸连接。

15、一种腐蚀速率监测方法，其关键在于，包括：

16、采用上述的长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器进行腐蚀速率监测，获取光纤光栅传感器监测到的中心波长变化量和温度补偿光纤光栅传感器监测得到的中心波长变化量；

17、结合光纤光栅传感器和温度补偿光纤光栅传感器监测到的中心波长变化量，确定因金属腐蚀引起的中心波长变化量；

18、根据因金属腐蚀引起的中心波长变化量，通过预先确定的腐蚀速率和中心波长变化量之间的关联函数计算得到腐蚀速率。

19、进一步的，确定的腐蚀速率和中心波长变化量之间的关联函数，包括：

20、通过标定试验获取所述长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器在不同时间段对应的中心波长变化量和敏感体的质量；

21、根据敏感体的初始质量和不同时间段对应的质量计算出各时间段对应的腐蚀速率；

22、通过对不同时间段对应的腐蚀速率和中心波长变化量进行函数拟合，确定所述腐蚀速率和中心波长变化量之间的关联函数。

23、有益效果：采用本发明的长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器及其监测方法，可以根据不同装备的金属结构更换相应的腐蚀敏感体，以测量不同金属结构的装备腐蚀速率，以及实现腐蚀速率的长时间监测。而且，因腐蚀敏感材料与光纤光栅传感器没有直接接触，且光纤光栅传感器本身具备耐腐蚀的优点，受到腐蚀的影响较小，从而提高了测量的精度。并且，整个监测传感器采用模块化设计，当腐蚀敏感材料消耗完毕时，直接将腐蚀敏感体拆卸下来更换新的腐蚀敏感体就可以继续进行监测，而无需更换新的监测传感器。

技术特征：

1.一种长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器，其特征在于，所述腔体开孔端的内侧设置有微孔eptfe亲水复合膜。

3.根据权利要求1所述的长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器，其特征在于，所述腔体外壁设置有限位凸台。

4.根据权利要求1所述的长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器，其特征在于，所述敏感体沿轴向分为两层，与所述活塞接触的一层为金属颗粒，另一层为金属粉末。

5.根据权利要求1所述的长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器，其特征在于，所述外壳上开设有与所述滑块相配合的拆卸孔。

6.根据权利要求1所述的长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器，其特征在于，所述应变片与所述外壳可拆卸连接。

7.根据权利要求1所述的长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器，其特征在于，还包括温度补偿光纤光栅传感器，该温度补偿光纤光栅传感器设置于所述外壳内部。

8.根据权利要求1所述的长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器，其特征在于，所述外壳包括后盖板，该后盖板与所述外壳可拆卸连接。

9.一种腐蚀速率监测方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的腐蚀速率监测方法，其特征在于：确定的腐蚀速率和中心波长变化量之间的关联函数，包括：

技术总结
本发明公开了一种长效型模块化光纤光栅腐蚀监测传感器，包括外壳、腐蚀敏感体、应变片、滑块、光纤光栅传感器和应变片推杆，滑块、弹簧和应变片推杆设置在外壳的安装插孔内，应变片推杆与应变片抵接。腐蚀敏感体内设置有敏感体和活塞推杆。将腐蚀敏感体插入安装插孔，活塞推杆推动滑块向外壳内腔移动，使得应变片发生形变，引起光纤光栅传感器的中心波长发生变化。在监测过程中，敏感体被腐蚀会使应变片发生形变，引起光纤光栅传感器的中心波长发生变化，根据中心波长的变化量结合温度补偿光纤光栅中心波长变化量可计算出腐蚀速率。传感器采用模块化设计，监测一段时间后只需更换新的腐蚀敏感体即可继续进行监测，达到长时间监测的目的。

技术研发人员：岑远遥,刘聪,王津梅,朱玉琴,胡涛,李茜,佘祖新,王忠维,廖光萌,赵方超,周堃,何建新
受保护的技术使用者：中国兵器装备集团西南技术工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16