[发明专利]一种复合材料容器内置光纤传感器的标定方法与装置

说明书

本发明提供一种复合材料容器内置光纤传感器的标定方法，包括如下步骤：制备用于内置光纤传感器标定的缠绕芯模标定样，且在所述缠绕芯模标定样上设置用于定位光纤传感器的标记；布置所述光纤传感器，并进行纤维缠绕、纤维固化，得到以所述缠绕芯模标定样为内衬的复合材料容器标定样；布置应变片，并将所述光纤传感器与所述应变片分别连接数据采集仪，记录所述复合材料容器标定样在应力下的状态；对采集的数据进行计算，对所述光纤传感器进行标定。本发明还提供了一种复合材料容器内置光纤传感器的标定装置。本发明所述的复合材料容器内置光纤传感器的标定方法具有实施方便、测试准确、数据处理简单等优点。

技术领域

本发明属于压力容器技术装备领域，具体涉及一种复合材料容器内置光纤传感器的标定方法与装置。

背景技术

含金属内衬复合材料缠绕压力容器用于存储压缩气体，可充分发挥复合材料强度高金属内衬密封性好的特点，是一种轻质高效的高压气体储能装置，被广泛应用于航空航天、交通运输、能源存储等领域。含内衬的复合材料容器通常以薄壁金属为芯模并采用连续纤维缠绕工艺制备复合材料层，得到芯模为金属内衬、套在金属内衬外的复合材料容器。这种含内衬的复合材料容器具有承载压力大、泄露先于爆破、自重低等特点，在其投入使用前，应准确评估在一个使用周期内内衬的应力状态，这是确保其承载密封的关键，同时，合理控制内衬的应力水平可确保复合材料容器的安全可靠服役，也是提高服役寿命的关键。

由于含内衬的复合材料容器的两端通常设置有椭球封头中间圆柱结构，因此，复合材料容器的接嘴尺寸通常远小于其几何尺寸，即无法在容器内布置传感器，实现内衬应力状态的检测，只能在内衬外壁或者复合材料容器外壁布置传感器，以获得内衬的应力状态。然而，上述方式受传感器尺寸、缠绕层厚度、内衬与缠绕层间的材料突变影响较大，导致无法直接获得内衬准确的应力状态。目前大多采用传感器监控获得复合材料容器外表面的应力状态，并采用外推的方法推测出内衬的应力状态，存在测试范围小、数据分析复杂、误差较大等缺点。

发明内容

本发明的解决的技术问题在于现有技术中的含内衬的复合材料容器的内衬应力状态检测方法存在测试范围小、数据分析复杂、误差较大的问题，进而提供一种复合材料容器内置光纤传感器的标定方法与装置。

本发明还提供了一种复合材料容器内置光纤传感器的标定装置。

为了解决上述问题，本发明提供一种复合材料容器内置光纤传感器的标定方法，包括如下步骤：

(1)制备用于内置光纤传感器标定的缠绕芯模标定样，且在所述缠绕芯模标定样上设置用于定位光纤传感器的标记；

(2)在步骤(1)中得到的所述缠绕芯模标定样的标记处布置所述光纤传感器，并进行纤维缠绕、纤维固化，得到以所述缠绕芯模标定样为内衬的复合材料容器标定样；

(3)在步骤(2)中得到的所述复合材料容器标定样的内衬内壁上布置应变片，并将所述光纤传感器与所述应变片分别连接数据采集仪，记录所述复合材料容器标定样在应力下的状态；

(4)对步骤(3)中所述的数据采集仪采集的数据进行计算，对所述光纤传感器进行标定。

优选地，步骤(1)中，制备的所述缠绕芯模标定样的内径不小于150mm；所述缠绕芯模标定样的宽度不小于100mm；且所述缠绕芯模标定样的壁厚，按照如下公式计算：

其中，t^o_m为目标复合材料容器的金属内衬的壁厚；t^s_m为缠绕芯模标定样的壁厚；t^o_c为目标复合材料容器的复合材料层的壁厚；t^s_c为复合材料容器标定样的复合材料层的壁厚；