[实用新型]一种铁碳合金膜聚合物光纤腐蚀传感器

说明书

本实用新型公开了一种铁碳合金膜聚合物光纤腐蚀传感器，包括纤芯，纤芯外部一端包裹有包层，包层外部一端包裹有涂覆层，纤芯外部另一端表面修饰有金属层，金属层表面设置有合金敏感膜，合金敏感膜为铁碳合金敏感膜。本实用新型制备的传感器结构简单且设计合理，易于制作，高灵敏度，高精度，对环境适应性好，可实现非接触、非破坏性监测，达到高密度检测，高速度传输，而且使用简便的独特优势。

技术领域

本实用新型属于光纤腐蚀传感器及其制造技术领域，具体涉及一种铁碳合金膜聚合物光纤腐蚀传感器。

背景技术

随着国家在基础设施的投资力度逐渐增大，钢筋混凝土基于诸多优点的条件下成为当今世界应用最广泛的建筑材料。充分认识钢筋在混凝土结构中所起的作用、钢筋腐蚀带来的危害性、钢筋腐蚀监测的重要性等诸多问题，对于保证这些建筑结构安全运行是非常重要的。其中，混凝土结构中的钢筋锈蚀导致混凝土结构的过早破坏，是影响混凝土耐久性的首要原因。并且钢筋的锈蚀会导致混凝土构件承载力下降从而影响结构的安全性，造成巨大经济损失。因此监测混凝土结构中钢筋的腐蚀状况，掌握腐蚀速度及其变化规律是刻不容缓需要解决的问题。

钢筋腐蚀监测就是对钢筋腐蚀速度及某些与腐蚀速度有关的参数进行连续或断续的测量，同时根据测量结果对有关条件进行控制。其目的在于揭示钢筋腐蚀过程以及了解如何对钢筋腐蚀进行控制及控制效果，钢筋腐蚀监测获得的数据为结构的耐久性评估提供重要依据，同时腐蚀监测也是监控、评价腐蚀效果的有效手段。钢筋锈蚀的检测/监测方法很多，主要分为物理检测和电化学检测，其中物理检测包括光纤传感器监测。

由于混凝土结构中钢筋所处环境复杂，应用传统的化学和电化学腐蚀监测方法十分困难。基于光学方法的光纤腐蚀传感器则具有径细、质轻、抗强电磁干扰，耐高温、集信息传输与传感于一体及易集成至难以接近的待测区域等优点，有望克服传统腐蚀监测方法的缺陷，备受国内外专家和用户的青睐。并且钢筋腐蚀监测技术能够提供有关钢筋腐蚀状态、腐蚀速度及其变化规律方面的信息，在评价混凝土结构安全性方面起着十分重要的作用。

目前，国内外开发的监测钢筋腐蚀的光纤传感器基于的原理大致包括：对腐蚀环境参数监测、“腐蚀保险丝”、铁锈颜色的检测、弹簧锈蚀、金属腐蚀敏感膜、钢筋腐蚀体积膨胀等。

其中，由于体积小，测量精度高，可靠性好，耐腐蚀，抗电磁干扰，抗雷电，寿命长等优越性，铁碳合金膜光纤腐蚀传感器在土木工程和腐蚀与防护领域得到了广泛的应用。该传感器是在光纤的芯部镀上铁碳合金敏感膜。铁碳合金敏感膜具备良好的信号吸收率，如果敏感膜没有受到腐蚀，检测到的光信号比较弱，如果受到腐蚀，则光信号比较强，根据这个原理可以进行光纤传感器的制作，将其埋设于混凝土中，通过对敏感膜腐蚀推测模块的开展，实现钢筋腐蚀状况的在线性监测，相比于传统的腐蚀检测方法，铁碳合金膜光纤腐蚀监测技术具备更高的工作效益，能够进行混凝土内部结构检测、分布式检测等诸多工作的要求，实现工作成本的有效性降低，实现工程费用的有效维护。

光纤根据材质可分为玻璃光纤和聚合物光纤，上世纪60年代末，聚合物光纤几乎和玻璃光纤同时出现，由于玻璃光纤具有较低的传输衰减，所以很快就成主流发展技术。早期的聚合物光纤传输衰减在可见光波段达1000dB/km，而同期的玻璃光纤在1550nm处衰减只有1dB/km。目前，随着聚合物材料制作工艺的完善和发展，小于10dB/km传输衰减的聚合物光纤在市场上已有销售。传输损耗小于0.3dB/km的单模聚合物光纤已有研究报道，但制作材料和工艺相对较高和复杂。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种铁碳合金膜聚合物光纤腐蚀传感器，利用该光纤传感技术对腐蚀环境中的钢筋结构物实现实时腐蚀监测，尤其是对于海洋环境中的钢筋混凝土结构的实时腐蚀监控。

本实用新型采用以下技术方案：