[发明专利]适用于高温的光纤智能螺栓及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于高温的光纤智能螺栓及其制备方法，包括耐高温光纤光栅、金属化封装、光纤、金属涂覆层光纤、耐高温胶、螺栓本体。采用金属化封装并车螺纹的方式固定光纤与螺栓本体，方式简单稳定而且不使用胶粘，并通过退火工艺消除了金属化封装缺陷，提高了稳定性。延伸部分采用金属化涂覆层光纤，配合螺栓本体部分可以整体在高温下使用。

技术领域

本发明属于智能螺栓领域，涉及一种基于光纤布拉格光栅传感原理的智能螺栓，具体涉及一种适用于高温的光纤智能螺栓及其制备方法。

背景技术

螺栓广泛应用于各种可拆卸部件的连接中，在机械、交通、电力、航空航天、土木、化工等行业都有大量的使用。而随着路网电力不断完备，工业连接对于螺栓提出了更高要求，而智能螺栓就是一种能智能检测螺栓松动的器件。智能化检测器械的螺栓是否紧固可以减少由于螺栓松动带来的安全隐患和财产损失。目前，已经有大量的智能螺栓投入到了使用当中。随着智能螺栓发展，工业需要智能螺栓可以在更高温度下使用，尤其在航天、石油等领域有着大量的需求。

智能螺栓一般分为电信号类和光纤类两种，光纤类智能螺栓由于其轻便、成本低，抗电磁干扰能力强，已经逐渐成为智能螺栓的主流。光纤类的智能螺栓组装的关键是光纤与螺栓本体的结合，由于光纤较脆，容易损坏，所以采用光纤外套金属壳等结构，再在螺栓杆中打孔并采用粘胶将传感元件粘接在螺栓孔中。这样做虽然解决了光纤的固定，但是由于粘胶在深孔中难以注胶，注胶之后也固化较慢，并且还要防止粘胶直接接触光纤，操作较难。固化不均的粘胶在长期的使用中容易产生光栅啁啾、胶层厚则容易产生传感滞后、并且由于有机粘胶普遍不耐高温(一般有机胶不超过300℃)，所以限制了智能螺栓在高温的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于高温的光纤智能螺栓及其制备方法，以解决传统光纤光栅式智能螺栓与螺栓本体固定采用胶粘导致不能在高温中使用的问题，本发明可以在600℃高温下进行螺栓预紧检测和实时监测螺栓松紧。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于高温的光纤智能螺栓，包括耐高温光纤光栅、金属化封装、光纤、金属涂覆层光纤、耐高温胶、螺栓本体和金属管；

所述光纤下部去除涂覆层部分的光纤内刻写有耐高温光纤光栅，所述耐高温光纤光栅外侧设置有金属化封装，金属化封装外侧设置外螺纹，螺栓本体上设置有盲孔，盲孔下部设置有与外螺纹配合的内螺纹，光纤上部预留的尾纤与金属涂覆层光纤熔接，尾纤与金属涂覆层光纤的熔接点采用与盲孔孔径匹配的金属管封装，且金属涂覆层光纤与金属管之间填充有耐高温胶。

进一步地，所述耐高温光纤光栅是利用超短飞秒脉冲激光器刻写的Type I型、Type II型，或是利用长脉冲激光器刻写的再生光栅，所述的再生光栅包括Type IIA型和热再生两种。

进一步地，所述金属化封装采用的加固金属为镍、锌、铜或金。

进一步地，所述金属涂覆层光纤为铜涂覆层光纤或金涂覆层光纤。

进一步地，所述金属管为镍管或304不锈钢管。

一种适用于高温的光纤智能螺栓的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：利用激光在光纤去除涂覆层部分的光纤内刻写耐高温光纤光栅；

步骤二：将耐高温光纤光栅的光栅区两侧剥去需要长度的涂覆层，并将该剥去涂覆层后的区域清洗干净，待该区域烘干后，对该区域进行化学镀，生成均匀致密的金属薄层以便电镀；

步骤三：将生成金属薄层的区域拉直并充分浸泡在电镀反应池中，持续电镀增厚至所需厚度，形成光纤光栅的金属化封装，将金属化封装车出外螺纹，最后与螺栓本体组装旋紧至底部；

步骤四：将耐高温光纤光栅预留尾纤与金属涂覆层光纤熔接，并用金属管套住熔接点，使用耐高温粘胶将金属涂覆层光纤与金属管中空隙填充。