光纖光柵智能鋼絞線及其制作方法與流程

本發明屬于監測技術領域，具體地說，涉及一種光纖光柵智能鋼絞線及其制作方法。

背景技術：

鋼絞線如系桿拱橋中拉桿、懸索橋、斜拉橋中拉索、體內外預應力筋、巖土中錨桿是結構中關鍵受力構件，其使用期間的工作狀態，直接關系到結構的安全。由于其在使用過程中受到環境侵蝕，材料老化和荷載長期效應等因素的耦合作用，不可避免產生損傷積累，從而導致其各種功能都降低，威脅到結構服役期的安全，在極端情況下甚至引發災難性后果。因此很有必要對上述構件進行監測。

傳統的監測手段主要為加速度測試、腐蝕檢測、磁通量監測等技術，存在精度低、可操作性差、受干擾影響大、對結構構件受力影響較大、難以實現實時監測等缺陷，關鍵構件的應力應變監測亟待可靠的測試手段和技術。光纖光柵技術通過柵格反射波長和移動來感知外界物理量的微小變化，具有測量線性度高，重復性好，可應力應變進行高精度的、絕對的、準分布式數字測量得優點；同時還具有抗電磁干擾能力強、耐高溫、傳感器體積小、接線簡單、可實現數據遠距離傳輸的特點，適合用于關鍵受力構件的鋼絞線的應力應變監測。

然而由于光纖材料固有的玻璃脆性，其抗剪與抗彎折能力較差，應用時需特殊保護；同時光纖的極限拉應變約為5000微應變，而鋼絞線極限拉應變值可達甚至超過10000微應變，從而使得光纖光柵傳感器監測量程不夠。因此應用光纖光柵監測鋼絞線受力狀況，需解決其布設工工藝保證成活率以及監測量程等關鍵技術問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明所要解決的技術問題是應用光纖光柵監測鋼絞線受力狀況時，其布設工藝成活率以及監測量程較低的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供一種光纖光柵智能鋼絞線，包括：中心絲，以及與所述中心絲扭絞的邊絲；所述中心絲上設置有至少一個凹槽，所述凹槽內放置有光纖，所述光纖上刻有至少一個光柵。

進一步的，所述光纖通過膠粘劑粘貼于所述凹槽內。

進一步的，所述凹槽深為0.1～0.8mm，寬為0.1～1.5mm。

進一步的，所述凹槽為縱向凹槽。

進一步的，所述凹槽個數為1至6個。

本發明實施例還提供一種光纖光柵智能鋼絞線的制作方法，包括如下步驟：

在所述中心絲上開所述凹槽；

對所述中心絲進行張拉，張拉應力在0～1860MPa之間，維持所述張拉應力不變，將刻有所述光柵的所述光纖用所述膠粘劑粘貼于所述凹槽內；

待所述膠粘劑強度穩定時放張所述中心絲；

將制作好的所述中心絲與所述邊絲扭絞成所述光纖光柵智能鋼絞線。

本發明實施例的技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

(1)通過將光柵直接粘貼在中心絲設置的凹槽內，保證光柵與光纖光柵智能鋼絞線的粘合程度，使得變形保持協調一致，避免光柵所測應變不能真實反映光纖光柵智能鋼絞線實際應變的情況；

(2)通過在中心絲上設置的縱向凹槽以及粘貼保護光纖的膠粘劑，避免光纖直接與其它硬性表面接觸擠壓引起的斷裂，提高在粗放式施工條件及惡劣使用環境下光纖在光纖光柵智能鋼絞線中的布設成活率及使用壽命；

(3)通過張拉中心絲，持荷粘貼光纖，待膠粘劑強度穩定后，放張中心絲的制作方法，根據光纖光柵智能鋼絞線的應變范圍，改變對中心絲的張拉力，在光纖光柵智能鋼絞線服役前預先給光纖施加壓應變，擴大光柵的監測量程，避免了由于光纖材料本身的玻璃脆性而限制其監測量程的不利因素；

(4)通過在中心絲設置的多個縱向凹槽，使多組光柵同時工作，可進行多項數據對比，很大程度上提高了監測結果的準確性和說服力；

(5)通過光纖上刻有的多個光柵，可監測光纖光柵智能鋼絞線不同部位的應變狀況。

當然，實施本發明的任一產品必不一定需要同時達到以上所述的所有技術效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發明實施例的光纖光柵智能鋼絞線的立體圖；

圖2是本發明實施例的光纖光柵智能鋼絞線的橫斷面結構示意圖；

圖3是本發明實施例的光纖光柵智能鋼絞線的中心絲的縱截面示意圖；

圖4是本發明實施例的光纖光柵智能鋼絞線的中心絲的橫截面示意圖。

具體實施方式

以下將配合附圖及實施例來詳細說明本發明的實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題并達成技術功效的實現過程能充分理解并據以實施。

如圖1至圖4所示，本發明實施例的光纖光柵智能鋼絞線1包括中心絲2，以及與中心絲2扭絞的邊絲3；中心絲2上設置有至少一個凹槽21，凹槽21內放置有光纖22，光纖22上刻有至少一個光柵23。

凹槽21為縱向凹槽，凹槽21的個數為1至6個。凹槽21深為0.1～0.8mm，寬為0.1～1.5mm，光纖22通過膠粘劑24粘貼于凹槽21內。

本發明實施例還提供了光纖光柵智能鋼絞線的制作方法，包括如下步驟：

步驟1：將鋼絞線機械打散取出中心絲2或取還沒有扭絞成鋼絞線的中心絲2；

步驟2：在中心絲2縱向開深為0.1～0.8mm，寬為0.1～1.5mm的凹槽21；

步驟3：對中心絲2進行張拉，張拉應力在0～1860MPa之間；

步驟4：維持張拉力不變，將刻有光柵23的光纖22用膠粘劑24粘貼于凹槽21內；

步驟5：待膠粘劑強度穩定時放張中心絲2；

步驟6：將制作好的中心絲2與纏繞在中心絲2周圍的邊絲3扭絞成光纖光柵智能鋼絞線。

本發明實施例中的凹槽21個數為1～6個，當然也可以為其它個數，本發明對此不作限定。

本發明實施例中的光纖22刻有的光柵23個數可以為一個也可以為多個，具體視所需測量部位而定。

本發明實施例中，對中心絲2張拉時應力在0～1860MPa之間，當張拉應力為0時，即不張拉中心絲2，具體是否需要張拉以及張拉應力的大小的確定可根據被測鋼絞線應變變化范圍而定。

本發明實施例的技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

(1)通過將光柵23直接粘貼在中心絲2設置的凹槽21內，保證光柵23與光纖光柵智能鋼絞線1的粘合程度，使得變形保持協調一致，避免光柵23所測應變不能真實反映光纖光柵智能鋼絞線1實際應變的情況；

(2)通過在中心絲2上設置的縱向凹槽21以及粘貼保護光纖的膠粘劑24，避免光纖22直接與其它硬性表面接觸擠壓引起的斷裂，提高在粗放式施工條件及惡劣使用環境下光纖22在光纖光柵智能鋼絞線1中的布設成活率及使用壽命；

(3)通過張拉中心絲2，持荷用膠粘劑24粘貼光纖22，待膠粘劑24強度穩定后，放張中心絲2的制作方法，根據光纖光柵智能鋼絞線1的應變范圍，改變對中心絲2的張拉力，在光纖光柵智能鋼絞線1服役前預先給光纖22施加壓應變，擴大光柵23的監測量程，避免了由于光纖22材料本身的玻璃脆性而限制其監測量程的不利因素；

(4)通過在中心絲2設置的多個縱向凹槽21，使多組光柵23同時工作，可進行多項數據對比，很大程度上提高了監測結果的準確性和說服力；

(5)通過光纖22上刻有的多個光柵23，可監測光纖光柵智能鋼絞線1不同部位的應變狀況。

上述說明示出并描述了本發明的若干優選實施例，但如前所述，應當理解本發明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環境，并能夠在本文所述發明構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和范圍，則都應在本發明所附權利要求的保護范圍內。