[发明专利]一种防屈曲光纤光栅应变传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种防屈曲光纤光栅应变传感器及其制备方法，传感器包括中心传感件和二传感器基座，中心传感件包括FRP智能筋、防屈曲约束组件和锚固组件，防屈曲约束组件套设于FRP智能筋上且二者之间留有设定间隔，锚固组件用于固定FRP智能筋和防屈曲约束组件之间的位置与间隔；每个传感器基座包括基座本体和连接紧固件，基座本体包括左基座和右基座，左基座和右基座的之间形成安装通孔，锚固组件设置于安装通孔内，连接紧固件分别与左基座和右基座可拆卸式连接。本发明采用中心传感件与传感器基座分离的方式，便于安装和拆卸，设计防屈曲约束组件，从而达到防弯曲效果，提高结构的抗压量程及抗疲劳性能，延长使用寿命。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种防屈曲光纤光栅应变传感器及其制备方法。

背景技术

光纤光栅应变传感器是以光纤布拉格光栅为传感基元研制的新型传感器，以其无源、体积小、抗电磁干扰、耐腐性强、复用能力强等优点广泛应用于工业控制、土木结构、消防安防以及能源化工等领域。光纤布拉格光栅(FBG)作为应变传感器在实际工程应用中会同时受到温度与应变的影响，不同的封装材料和封装方式对光纤光栅的具体测量性能都有较大影响。

目前对于传统光纤应变传感器，整体抗压性能不强，负量程小，易弯曲导致传感器整体性能失稳，是现有封装技术存在的不足之处。传统光纤应变传感器，中心传感件由光纤光栅与金属梁构成，光纤光栅施加一定预应力张拉后借助特定胶粘结于金属梁上，外加金属保护管，但由于传感中心件与保护外壳间存在较大间隙，未起到约束效果从而导致传感器在受压时易弯曲。对于光纤应变传感器，如果减小传感中心件与保护外壳间隙，可达到良好的约束效果，保证传感器受压时的整体稳定性。但存在以下缺点：裸光纤光栅与金属保护壳直接接触，组装时两者易发生摩擦导致裸光纤光栅损坏；裸光纤光栅与金属保护壳间应留有微小间隙以满足传感器受压时中心传感件泊松变形的需要，但此间隙应严格控制其精度，以保证传感器有良好的性能，但在实际操作中，间隙的精度难以把控，且难以实现。

因此，亟需一种约束效率高、间隙可控、结构简单、制作方便的光纤光栅应变传感器，对于增大传感器抗压量程具有重要的实际意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种防屈曲光纤光栅应变传感器及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种防屈曲光纤光栅应变传感器，包括：

中心传感件，包括FRP智能筋、防屈曲约束组件和锚固组件，防屈曲约束组件套设于FRP智能筋上且二者之间留有设定间隔，锚固组件套设于FRP智能筋和防屈曲约束组件的轴向两端用于固定FRP智能筋和防屈曲约束组件的位置；

二传感器基座，每个传感器基座包括基座本体和连接紧固件，基座本体包括左基座和右基座，左基座和右基座的之间形成安装通孔，锚固组件设置于安装通孔内，连接紧固件分别与左基座和右基座可拆卸式连接。

本发明相较于现有技术，采用中心传感件与传感器基座分离的方式，便于安装和拆卸，锚固组件控制防屈曲约束组件和FRP智能筋之间的位置与间隔及间隔，从而达到防弯曲效果，提高结构的抗压及抗疲劳性能，增大量程、延长使用寿命。

作为优选的方案，上述的FRP智能筋包括光纤光栅、以及包覆于光纤光栅表面的玻璃纤维，FRP智能筋的轴向两端的圆周面上形成定位凸环。

采用上述优选的方案，光纤光栅被玻璃纤维及环氧树脂复合物全方位紧密裹覆，避免了传统封装形式中钢管与光纤光栅直接接触，而受到局部摩擦断裂的问题，不仅能够很好的保护光纤光栅，而且可以形成智能感知层，从而准确的传递外界被测量。

作为优选的方案，上述的防屈曲约束组件包括防屈曲约束钢管和O型圈，防屈曲约束钢管轴向两端的圆周面上设有定位凹槽，O型圈套设于定位凹槽内，防屈曲约束钢管套设于FRP智能筋上。