专利名称：纤维增强树脂筋封装光纤光栅温度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种温度监测传感元件。具体地说是一种适应大体积钢筋混凝土的施工过程中的温度监测传感器，该温度传感器具有使用方便、耐久性好和精度好的特点。
背景技术：
1978年，加拿大的Hill发明掺锗光纤中光致折射率变化的现象使芯内光栅得以问世。1989年，美国的Meltz发明掺锗光纤光栅紫外侧写入技术，人们利用这一技术可以方便地制作各种常数的光纤光栅，使得成本大大降低，为其广泛应用奠定了基础。光纤光栅用于传感的主要优点体现在能避免电磁场的干扰，电绝缘性好；不受潮湿环境影响；耐久性好，具有抵抗包括高温(小于600℃)在内的各种恶劣环境及化学侵蚀的能力，具有承受振动和冲击的能力；质量轻、体积小、对结构影响小、易于布置；既可以实现点测量，也可以实现分布式测量；绝对测量；节省线路，只用一根线就可以传送结构状态信号；信号、数据可多路传输，便于与计算机连接，单位长度上信号衰减小；灵敏度高，精度高；频带宽，信噪比高等。但是，由于裸光纤光栅特别纤细，外径约为125微米左右，其主要成分是SiO2，因此特别脆弱，尤其它的抗剪能力很差，直接将其作为传感元件在工程实际中遇到了布设工艺难题，根本不能适应混凝土结构粗放式生产方式与恶劣的服役环境，严重地制约了光纤光栅在土木工程中的应用。
目前随着土木工程结构规模的增加，势必增加了温度分布对钢筋混凝土结构施工过程中的影响；因此，对大体积钢筋混凝土结构的温度监测有很重要的意义。土木工程进行施工过程的温度监测所最常用的传感器为热电耦，此种传感器为一种电阻式的传感器，在钢筋混凝土结构中使用中，要对其进行防潮和绝缘处理，如果处理不当会造成系统的短路，从而引起传感器的失效。此外，近来土木工程中也有一些封装的光纤光栅温度传感器，具有耐久性好、体积小、准分布和精度高的特点；但是由于传感器在混凝土结构安装过程中，要将其固定在要求位置的钢筋上，由于钢筋和该温度传感器的封装材料的导热性能都很好，从而导致该传感器所测温度不准确。本实用新型是将光纤光栅温度传感器同导热系数较小的FRP材料相结合，从而制成耐久性好、准分布、精度高、方便施工操作、适应土木工程施工控制的温度传感器。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种结构简单、精度高、使用方便，可适用土木工程结构施工控制的纤维增强树脂筋封装光纤光栅温度传感器。
本实用新型的目的是这样实现的它包括纤维增强树脂筋和粘贴其上封装在不锈钢管中的光纤光栅，纤维增强树脂筋上开有槽，光纤光栅封装在不锈钢管内，封装好的光纤光栅粘结在纤维增强树脂筋上的槽中。
本实用新型还可以包括这样一些结构特征1、在不锈钢管中填充水银。2、所述的光纤光栅是双出头。3、光纤在管外用铠装保护外套。
光纤光栅通过铠装光纤引出。在本实用新型中，光纤光栅悬空布置在不锈钢管中，光栅不受力的作用，只感受温度，其中温度变化和光栅波长的变化成确定的正比关系。为了提高传感器的测量准确性，在不锈钢管中填充水银，从而使光栅所测量的温度即为环境温度，从而实现对温度的时时监测。将封装在不锈钢管中的光栅粘贴在导热差的FRP筋上，这样可以方便在实际工程中安装、布设和精确位置温度的测量。这样可以避免由于将其绑扎在结构钢筋上，由钢筋的导热所导致的温度误差。这种温度传感器耐腐蚀、传感精度高、抗电磁干扰、绝对测量、准分布、抗潮防水、稳定性与耐久性好等优点。同时此种温度传感器在土木工程施工监测的过程中减少了由于热传导造成对被测点的温度的影响，从而增加了被测结构温度分布的精确性。利用光纤光栅测温原理、优良的应用性能和此种特别的结构形式，可以对大体积混凝土结构的温度场进行监测，从而对大型混凝土结构的施工有很好的指导和监督意义。
图1是本实用新型的基本原理俯视结构示意图；图2是本实用新型的基本原理主视结构示意图；图3是本实用新型的基本原理侧视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图举例对本实用新型做更详细地描述结合图1和2，纤维增强树脂筋封装光纤光栅温度传感器结构组成包括焊接在光纤上的光栅1，纤维增强树脂筋(FRP)5，光纤的铠装外套2，不锈钢管3和填充在其中的水银7组成。本实用新型可采用如下的方法进行制作在FRP筋5上按照规定的形状开一个槽8，将光栅两头焊接带有保护层的光纤，将光栅穿入不锈钢管，同时在出口处套上铠装外套；在不锈钢管的一段将光纤和铠装外套用密封胶4封实，待其固化后在不锈钢管的令一端向管内填充水银7，然后同样用密封胶把光纤、铠装外套和管口封实，防止水银泄漏，在此过程中保证光纤光栅在水银中有一定的自由度，不是绷紧的。待管口的密封胶固化后，将做好的光纤光栅温度传感器粘结在FRP筋5的开槽8中，注意，只是将不锈钢管的两头和铠装外套用胶与FRP筋粘结，而不锈钢管的其余大部分要保持裸露。
权利要求1.一种纤维增强树脂筋封装光纤光栅温度传感器，它包括纤维增强树脂筋和粘贴其上封装在不锈钢管中的光纤光栅，其特征是纤维增强树脂筋上开有槽，光纤光栅封装在不锈钢管内，封装好的光纤光栅粘结在纤维增强树脂筋上的槽中。
2.根据权利要求1所述的纤维增强树脂筋封装光纤光栅温度传感器，其特征是在不锈钢管中填充水银。
3.根据权利要求1或2所述的纤维增强树脂筋封装光纤光栅温度传感器，其特征是所述的光纤光栅是双出头。
4.根据权利要求1或2所述的纤维增强树脂筋封装光纤光栅温度传感器，其特征是光纤在管外用铠装保护外套。
5.根据权利要求3所述的纤维增强树脂筋封装光纤光栅温度传感器，其特征是光纤在管外用铠装保护外套。
专利摘要本实用新型提供的是一种纤维增强树脂筋封装光纤光栅温度传感器，它包括纤维增强树脂筋和粘贴其上封装在不锈钢管中的光纤光栅，纤维增强树脂筋上开有槽，光纤光栅封装在不锈钢管内，封装好的光纤光栅粘结在纤维增强树脂筋上的槽中。具耐腐蚀、传感精度高、抗电磁干扰、准分布式传感、绝对测量、抗潮防水、稳定性与耐久性好等优点。本温度传感器排除了外界因素对测量温度的影响，实现了温度的定点测量，可以进行大型结构温度分布测量。在土木结构工程施工过程中安装方便，成活率高，测量精度高，对土木结构工程施工过程中的温度监测和控制有重大意义。
文档编号G01K11/32GK2748888SQ20042006394
公开日2005年12月28日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者周智, 胡庆立, 王川, 张志春, 欧进萍 申请人:周智, 胡庆立, 王川, 张志春, 欧进萍