[发明专利]用于查验复合强度构件的系统、方法和工具

说明书

一种用于查验纤维增强复合强度构件以评估强度构件的结构完整性的系统、方法和工具。该系统和方法利用光传输通过沿着强度构件的长度嵌入的光纤。不能检测到通过一个或多根光纤的光可能表明强度构件的结构完整性受损。该系统和方法可以很容易地实现，并且可以在强度构件的生命周期中从生产到安装的任何时间实施。该系统和方法特别适用于包括纤维增强强度构件的架空电缆。

技术领域

本公开涉及纤维增强复合强度构件的领域，尤其涉及对这种纤维增强复合强度构件的结构完整性进行测试的领域。

背景技术

纤维增强复合强度构件由于它们相对较高的强度重量比和其他期望的性能而有益于在各种结构应用中使用。例如，许多细长的纤维增强复合强度构件被用作诸如桥梁和铁路承力吊索的结构中的抗拉构件，从而代替了先前使用的诸如钢的材料。

最近出现的纤维增强复合强度构件的一种这样的应用是将它们用于裸露的架空电缆中以用于电力的传输和配送。这样的电缆通常包括缠绕在中心强度构件周围并由中心强度构件支撑的多个导电金属绞线。传统上，强度构件由钢制成。近年来，纤维增强复合材料已被用于强度构件。与钢相比，此类复合材料具有显着的优势，包括重量更轻、尺寸更小(可使用更大的导体横截面)、较低的热松弛以及许多其他优点。具有这样的纤维增强的强度构件的架空电缆的一个例子是裸露架空电缆，其可从USA,CA,Irvine的CTC全球公司获得。参见例如Hiel等人的美国专利No.7,368,162，其通过引用整体并入本文。

与大多数金属材料不同，纤维增强复合材料通常具有较低的延展性。结果，可能引起这样的担心：在强度构件和/或电缆的生产、处理和/或安装期间，纤维增强复合强度构件在结构上受到损害(例如，断裂)。强度构件中的小裂纹可能难以通过常规方法检测到。对于架空电缆而言尤其如此，这是由于架空电缆的极端长度以及由于在将导线束缠绕在强度构件上之后看不到强度构件的事实。

已经提出了在强度构件的使用期间监视纤维增强的强度构件的状况的方法和系统。例如，已经提出，可以在使用期间使用诸如光时域反射仪(OTDR)之类的复杂技术来监测架空电缆中的强度构件的温度和应变。然而，这样的系统和方法需要复杂的装置，需要使用相干光源(例如，激光器)，并且需要将相干光源与附接至强度构件的光纤精确对准；所有这些都很难在现场实现，例如在构建输电和配电线路的室外环境中。

发明内容

本文公开了一种系统、方法、部件和工具，其能够查验纤维增强复合强度构件，以确定复合强度构件是否在结构上完整，例如，用以检测诸如裂纹的缺陷存在于强度构件中。该系统、方法、部件和工具实现在制造过程中、在安装期间和/或在安装强度构件之后的相对简单且低成本地查验强度构件。

本文公开的系统、方法、部件和工具包括但不限于：

一种用于检测纤维增强复合强度构件中的缺陷的系统；

一种用于检测纤维增强复合强度构件中的缺陷的方法；

一种用于制备使用光源进行查验的纤维增强复合强度元件的方法；

一种包括光纤的细长纤维增强复合强度构件；

一种用于将光传输到嵌入细长结构构件中的光纤的端部的装置；

一种用于检测从光纤的一端发出的光的装置，所述光纤嵌入在细长结构构件中；

一种用于切割和抛光的工具；以及

一种用于制造细长纤维增强复合强度元件的方法，所述细长纤维增强复合强度元件被配置用于抗拉强度构件中。