[实用新型]光纤光栅传感器、碳纤维复合导线

说明书

本实用新型涉及碳纤维复合导线技术领域，具体涉及一种光纤光栅传感器、碳纤维复合导线。光纤光栅传感器包括：碳纤维管；光纤，其上刻写有检测光栅，光纤插于碳纤维管中；碳纤维片层，填充于碳纤维管与光纤之间，且与碳纤维管固化成一体。碳纤维复合导线，包括：碳纤维芯棒；前述的光纤光栅传感器；铝绞层。本实用新型的光纤光栅传感器，采用碳纤维管和碳纤维片层封装光纤，能够提高检测灵敏度。本实用新型的碳纤维复合导线，采用碳纤维管和碳纤维片层封装传感器，与碳纤维复合导线的芯棒为同一材质，具有相同的热膨胀系数，便于准确测量芯棒的应力应变，可以避免不同材料之间产生的热应力，进一步提高检测灵敏度。

技术领域

本实用新型涉及碳纤维复合导线技术领域，具体涉及一种光纤光栅传感器、碳纤维复合导线。

背景技术

碳纤维复合导线是一种全新结构的节能型增容导线，与常规导线相比，具有重量轻、耐热性能好、导电率高、线损低、载流量大、耐腐蚀性能好、不易覆冰等一系列优点。碳纤维复合导线包括碳纤维芯棒及其外侧的铝绞层。目前大部分碳纤维芯棒为单芯，其抗弯抗折抗劈裂能力弱,一旦很小的局部受损,就极容易出现整根破断现象，并且因为在铝绞层内部，不宜发现。

因此，从2014年开始有科研机构和企业开始在碳纤维芯棒里嵌入光纤光栅传感器，通过检测温度和应力来判断碳纤维芯棒的受损情况。现有光纤光栅传感器为保证能够检测应力，一般直接将光纤埋入碳纤维芯棒内，光纤被树脂和玻璃纤维包裹，不能形成预应力，光纤检测的灵敏度较低。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中碳纤维复合导线中光纤光栅传感器的灵敏度不足的缺陷，从而提供一种光纤光栅传感器、碳纤维复合导线。

本实用新型提供的光纤光栅传感器，包括：

碳纤维管；

光纤，其上刻写有检测光栅，所述光纤插于所述碳纤维管中；

碳纤维片层，填充于所述碳纤维管与所述光纤之间，且与所述碳纤维管固化成一体；

所述光纤被所述碳纤维片层包裹形成预应力。

可选的，所述检测光栅包括布拉格温度检测光栅和布拉格应力检测光栅。

本实用新型提供的一种碳纤维复合导线，包括：

碳纤维芯棒；

前述光纤光栅传感器，其与所述碳纤维芯棒平行；

铝绞层，所述铝绞层将所述碳纤维棒和所述光纤光栅传感器缠绕固定。

优选的，所述碳纤维芯棒与所述光纤光栅传感器的碳纤维管固化成一体结构。

优选的，所述铝绞层设有多层。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的光纤光栅传感器，包括刻有检测光栅的光纤，该光纤能够检测周围结构的温度及应变。采用碳纤维片层封装光纤，由于碳纤维片层的膨胀系数比光纤的膨胀系数大一个数量级，所以会提高传感器检测的灵敏度；采用碳纤维管封装碳纤维片层，能够保证光纤的预应力，从而保证灵敏度；碳纤维管具有良好的抗腐蚀性，抗磨损远优于其他金属材料，在导线国家标准要求中能更好的保护光纤和耐用；碳纤维管是非磁性材料，可避免在高电压交流电输电导线时，受电磁干扰并产生电能损失；碳纤维管和碳纤维片层为同种材质，能够通过环氧树脂浸渍固化，形成既能保护光纤又能增敏的整体，灵敏度能达到30pm/度，可实现1摄氏度测量精度，完全满足导线测温测应力的需求。另外，碳纤维管与碳纤维复合导线的碳纤维芯棒为同一材质，具有相同的热膨胀系数，便于准确测量芯棒的应力应变，可以避免不同材料之间产生的热应力，提高灵敏度，所以本传感器结构更适合应用于碳纤维复合导线中。