含有光纤光栅传感器的复合材料及其封装方法与流程

本发明涉及光纤光栅传感器，尤其涉及一种含有光纤光栅传感器的复合材料及其封装方法。

背景技术：

1、光纤光栅传感器属于光纤传感器的一种，光纤光栅的传感过程是通过外界物理参量对光纤布拉格波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器。

2、与传统传感器相比，光纤光栅传感器具有质量轻、体积小、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰、可分布或者准分布式测量等优点，自问世以来受到了各界广泛的关注，并且发展迅速，已经在石油化工、土木建筑、航空航天等诸多领域得以应用。

3、然而，光纤光栅传感器在长期较高应变(＞5000微应变)的工作状态下进行测量使用时，光纤光栅传感器的耐疲劳性会受到很大的影响，尤其是在还需要同时承受动载的情况下，光纤光栅传感器的疲劳寿命的下降会严重影响传感器的正常工作寿命。因此，亟需一种降低光纤光栅传感器疲劳寿命的方法。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种含有光纤光栅传感器的复合材料及其封装方法，以解决光纤光栅传感器在高应变且存在动载的工况下的使用寿命较短的的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种光纤光栅传感器的封装方法，包括：

3、对拟处理的封装材料施加一张拉力，并保持封装材料处于拉伸状态不变；

4、将拟封装的光纤光栅传感器的栅区与保持拉伸状态的封装材料固定在一起；

5、当光纤光栅传感器的栅区与封装材料固定成型后，移除封装材料上的张拉力，以使光纤光栅传感器预压缩在封装材料内。

6、在一种可能的实现方式中，封装材料的模量大于或等于40gpa，且封装材料的弹性形变量大于或等于1％。

7、在一种可能的实现方式中，封装材料为纤维材料，

8、将拟封装的光纤光栅传感器的栅区与保持拉伸状态的封装材料固定在一起，包括：

9、将保持拉伸状态的封装材料与光纤光栅传感器的栅区均浸渍胶粘剂，并使用纤维束将拟封装区域的光纤光栅传感器的栅区和保持拉伸状态的封装材料缠绕固定在一起；或

10、将保持拉伸状态的封装材料与光纤光栅传感器固定在预先设置的模具内；在模具内注入胶粘剂，以使拟封装区域的保持拉伸状态的封装材料与光纤光栅传感器的栅区固定在一起。

11、在一种可能的实现方式中，封装材料为金属材料或纤维增强复合材料，且封装材料设为预设的封装形状，封装材料包括夹持段和封装段，在封装段的中心处设有通孔，且通孔的内径大于光纤光栅传感器的外径；

12、将拟封装的光纤光栅传感器的栅区与保持拉伸状态的封装材料固定在一起，包括：

13、将光纤光栅传感器的栅区通过通孔穿入到保持拉伸状态的封装材料内；

14、在通孔内注入胶粘剂，以使保持拉伸状态的封装材料与光纤光栅传感器的栅区固定在一起。

15、在一种可能的实现方式中，封装材料均匀排布在光纤光栅传感器的栅区的四周，在封装材料施加的张拉力的速率小于或等于2mm/min，其应变值小于或等于8000微应变。

16、在一种可能的实现方式中，光纤光栅传感器预压缩在封装材料后的应变量程为光纤光栅传感器的原始量程与预压缩应变值之和。

17、第二方面，本发明实施例提供了一种含有光纤光栅传感器的复合材料，复合材料内的光纤光栅传感器为采用第一方面任一项的封装方法封装在封装材料内。

18、第二方面，本发明实施例提供了一种含有光纤光栅传感器的复合材料，复合材料包括封装材料和光纤光栅传感器，且光纤光栅传感器预压缩在封装材料内。

19、在一种可能的实现方式中，复合材料内的预压缩的光纤光栅传感器的量程为光纤光栅传感器的原始量程与预压缩应变值之和。

20、在一种可能的实现方式中，封装材料的模量大于或等于40gpa，且封装材料的弹性形变量大于或等于1％。

21、本发明实施例提供一种含有光纤光栅传感器的复合材料及其封装方法，首先，对拟处理的封装材料施加一张拉力，并保持封装材料处于拉伸状态不变。然后，将拟封装的光纤光栅传感器的栅区与保持拉伸状态的封装材料固定在一起。最后，当光纤光栅传感器的栅区与封装材料固定成型后，移除封装材料上的张拉力，以使光纤光栅传感器预压缩在封装材料内。

22、本发明通过将光纤光栅传感器预压缩在封装材料内，使其能够保持一个负的初始应变状态，从而抵消工作时承受的部分应变，提高封装后的光纤光栅传感器的应变量程。从而，使的光纤光栅传感器在高应变的测试环境下提高疲劳寿命。

技术特征：

1.一种光纤光栅传感器的封装方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述封装材料的模量大于或等于40gpa，且所述封装材料的弹性形变量大于或等于1％。

3.如权利要求2所述的封装方法，其特征在于，所述封装材料为纤维材料，

4.如权利要求2所述的封装方法，其特征在于，所述封装材料为金属材料或纤维增强复合材料，且所述封装材料设为预设的封装形状，所述封装材料包括夹持段和封装段，在所述封装段的中心处设有通孔，且所述通孔的内径大于所述光纤光栅传感器的外径；

5.如权利要求1-4任一项所述的封装方法，其特征在于，所述封装材料均匀排布在所述光纤光栅传感器的栅区的四周，在所述封装材料施加的张拉力的速率小于或等于2mm/min，其应变值小于或等于8000微应变。

6.如权利要求1-4任一项所述的封装方法，其特征在于，所述光纤光栅传感器预压缩在所述封装材料后的应变量程为所述光纤光栅传感器的原始量程与预压缩应变值之和。

7.一种含有光纤光栅传感器的复合材料，其特征在于，复合材料内的光纤光栅传感器为采用权利要求1-6任一项所述的封装方法封装在封装材料内。

8.一种含有光纤光栅传感器的复合材料，其特征在于，复合材料包括封装材料和光纤光栅传感器，且所述光纤光栅传感器预压缩在所述封装材料内。

9.如权利要求8所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料内的预压缩的光纤光栅传感器的量程为所述光纤光栅传感器的原始量程与预压缩应变值之和。

10.如权利要求8所述的复合材料，其特征在于，所述封装材料的模量大于或等于40gpa，且所述封装材料的弹性形变量大于或等于1％。

技术总结
本发明提供一种含有光纤光栅传感器的复合材料及其封装方法，其中，封装方法包括：对拟处理的封装材料施加一张拉力，并保持封装材料处于拉伸状态不变；将拟封装的光纤光栅传感器的栅区与保持拉伸状态的封装材料固定在一起；当光纤光栅传感器的栅区与封装材料固定成型后，移除封装材料上的张拉力，以使光纤光栅传感器预压缩在封装材料内。本发明通过将光纤光栅传感器预压缩在封装材料内，使其能够保持一个负的初始应变状态，从而抵消工作时承受的部分应变，提高封装后的光纤光栅传感器的应变量程。从而，使得光纤光栅传感器在高应变的测试环境下提高疲劳寿命。

技术研发人员：罗仕刚,张行方,徐温,张晓乐,黄鹏,营国庆
受保护的技术使用者：卡本科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15