[发明专利]基于同轴电缆法布里‑珀罗干涉传感的智能钢绞线、制备方法及其监测方法

权利要求书

1.一种基于同轴电缆法布里-珀罗干涉传感的智能钢绞线，其特征在于，所述的智能钢绞线包括CCFPI传感器(1)、高延性金属箔片(2)、FRP-CCFPI智能筋(3)和钢绞线外丝(4)，至少一层高延性金属箔片(2)包裹在FRP-CCFPI智能筋(3)表面，FRP-CCFPI智能筋(3)与钢绞线外丝(4)捻线成型，FRP-CCFPI智能筋(3)位于钢绞线外丝(4)中间，CCFPI传感器(1)贯穿于FRP-CCFPI智能筋(3)内并从两端穿出；

所述的CCFPI传感器(1)为直径为0.3-0.9mm的同轴电缆(5)，其上设有n≥2个反射点(6)；反射点(6)处同轴电缆(5)外套装有金属套管(7)，反射点(6)通过挤压金属套管(7)变形而成；同轴电缆(5)一端连接矢量网络分析仪，另一端连接负载；挤压反射点(6)处的金属套管(7)，挤压变形越大反射点的反射系数越大，采用矢量网络分析仪观察反射点的反射系数，控制各个反射点(6)的反射系数保持一致；定义CCFPI传感器(1)的相邻两个反射点间的区段为单标距，所有反射点构成的区段为CCFPI传感器(1)的传感段。

2.一种权利要求1所述的基于同轴电缆法布里-珀罗干涉传感的智能钢绞线的制作方法，其特征在于，步骤如下：

A.制作FRP-CCFPI智能筋(3)

将CCFPI传感器(1)与浸润环氧树脂的纤维一起送入拉拔模具，通过挤拉成型工艺制作成内部贯穿有CCFPI传感器(1)的FRP-CCFPI智能筋(3)；其中，FRP-CCFPI智能筋(3)的长度大于钢绞线外丝(4)的长度；

B.制作FRP-CCFPI智能钢绞线

在FRP-CCFPI智能筋(3)表面包裹一层以上高延性金属箔片(2)，用FRP-CCFPI智能筋(3)替换钢绞线的中丝，即为FRP-CCFPI智能钢绞线。

3.用基于同轴电缆法布里-珀罗干涉传感的智能钢绞线FRP-CCFPI智能钢绞线的监测方法，其特征在于，步骤如下：

A.单标距CCFPI传感器应变测量方法

1)采用矢量网络分析仪测得CCFPI传感器(1)频域S₁₁反射频谱，首先对S₁₁反射频谱进行线性调频Z逆变换或傅里叶逆变换，得到CCFPI传感器(1)的时域信息；然后利用矢量网络分析仪的时域门选通功能选取相邻两个反射点，再通过线性调频Z变换或傅里叶变换将选通后的时域信号转换到频域，得到CCFPI传感器(1)的相邻两个反射点的干涉频谱；

2)选取干涉频谱上的某谐振频点作为监测频点，追踪监测频点的偏移量，根据公式ε＝Δf_m/f_m，则解算出应变值；

其中，Δf_m为第m个谐振频点偏移量，f_m为第m个谐振频点；

B.CCFPI传感器(1)分布式应变测量方法

CCFPI传感器(1)分布式应变测量方法是基于步骤A中S₁₁反射频谱的时频转换算法和应变解算方法实现的，通过改变时域选通门位置实现单标距的切换，时域选通门依次移动并循环往复进而实现CCFPI传感器所有标距的应变解算；

C.智能钢绞线的分布式应变测量方法

通过锚具固定智能钢绞线两端于工程中，对智能钢绞线监测时，由内嵌的CCFPI传感器(1)测得的应变值得到FRP-CCFPI智能筋(3)的轴向应变分布，钢绞线外丝(4)在锚固张拉过程中发生扭转，使FRP-CCFPI智能筋(3)与钢绞线外丝(4)之间的握裹力大大增强，从而构件整体协同变形，FRP-CCFPI智能筋(3)感知的应变即为钢绞线的应变，进而得到钢绞线的内力全分布情况。