[发明专利]一种复合材料用光纤光栅应变传感器及其封装方法

说明书

本发明的技术方案是这样实现的：一种复合材料用光纤光栅应变传感器，其特征在于：包括传感器本体以及用于安装传感器本体的复合材料基底，所述复合材料基底的材料与被测复合材料相同；还公开了一种复合材料用光纤光栅应变传感器的封装方法；本发明的有益效果是：传感器埋入复合材料后不会对材料本身造成影响，且可以保持预拉状态，保证了传感器的测量范围和准确度。

技术领域

本发明涉及光纤光栅应变传感器技术领域，尤其是一种复合材料用光纤光栅应变传感器及其封装方法。

背景技术

复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。一般定义的复合材料需满足以下条件：

(i)复合材料必须是人造的，是人们根据需要设计制造的材料；

(ii)复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，以所设计的形式、比例、分布组合而成，各组分之间有明显的界面存在；

(iii)它具有结构可设计性，可进行复合结构设计；

(iv)复合材料不仅保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。

复合材料是一种混合物。在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。复合材料的主要应用领域有：①航空航天领域。由于复合材料热稳定性好，比强度、比刚度高，可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。②汽车工业。由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性，可减振和降低噪声、抗疲劳性能好，损伤后易修理，便于整体成形，故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。③化工、纺织和机械制造领域。有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料，可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。④医学领域。碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸收X射线特性，可用于制造医用X光机和矫形支架等。

光纤光栅传感器(Fiber Grating Sensor)属于光纤传感器的一种，基于光纤光栅的传感过程是通过外界物理参量对光纤布拉格(Bragg)波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器。光纤光栅传感器可以实现对温度、应变等物理量的直接测量。

近年来，复合材料的应用较为广泛，在在复合材料结构的应变监测中，通常需要将应变传感器埋入材料中，现有的光纤光栅应变传感器以金属基底居多，金属基底本身不利于和复合材料相结合，且会影响材料本身的力学性质；目前埋入复合材料的光纤应变传感器以裸光栅为主，未经封装的光纤光栅无法保持预拉状态，且容易受到破坏，埋入后对负(压)应变的测量范围小，准确度低，无法满足对复合材料结构的应变监测。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种复合材料用光纤光栅应变传感器及其封装方法，用以解决上述背景技术中的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种复合材料用光纤光栅应变传感器，其特征在于：包括传感器本体以及用于安装传感器本体的复合材料基底，所述复合材料基底的材料与被测复合材料相同。

优选为：所述传感器本体包括固定端、活动端和光纤光栅，所述光纤光栅连接固定端和活动端，所述复合材料基底上对应固定端设置有固定槽、活动端设置有活动槽，所述固定端安装在固定槽内，所述活动端安装在活动槽内且可沿靠近或远离固定端方向移动。

优选为：所述固定端和活动端均为金属片，所述固定端和活动端上均开设有用于连接固定光纤光栅的凹槽以及容纳光纤光栅且供光纤光栅通过的凹槽，所述光纤光栅两端封装固定在金属片的凹槽内，且两个凹槽内的光纤光栅固定点之间的距离为应变传感器的有效应变长度。

优选为：所述传感器本体与复合材料基底可拆卸连接。