專利名稱：纖維增強樹脂筋封裝光纖光柵溫度傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種溫度監測傳感元件。具體地說是一種適應大體積鋼筋混凝土的施工過程中的溫度監測傳感器，該溫度傳感器具有使用方便、耐久性好和精度好的特點。
背景技術：
1978年，加拿大的Hill發明摻鍺光纖中光致折射率變化的現象使芯內光柵得以問世。1989年，美國的Meltz發明摻鍺光纖光柵紫外側寫入技術，人們利用這一技術可以方便地制作各種常數的光纖光柵，使得成本大大降低，為其廣泛應用奠定了基礎。光纖光柵用于傳感的主要優點體現在能避免電磁場的干擾，電絕緣性好；不受潮濕環境影響；耐久性好，具有抵抗包括高溫(小于600℃)在內的各種惡劣環境及化學侵蝕的能力，具有承受振動和沖擊的能力；質量輕、體積小、對結構影響小、易于布置；既可以實現點測量，也可以實現分布式測量；絕對測量；節省線路，只用一根線就可以傳送結構狀態信號；信號、數據可多路傳輸，便于與計算機連接，單位長度上信號衰減小；靈敏度高，精度高；頻帶寬，信噪比高等。但是，由于裸光纖光柵特別纖細，外徑約為125微米左右，其主要成分是SiO2，因此特別脆弱，尤其它的抗剪能力很差，直接將其作為傳感元件在工程實際中遇到了布設工藝難題，根本不能適應混凝土結構粗放式生產方式與惡劣的服役環境，嚴重地制約了光纖光柵在土木工程中的應用。
目前隨著土木工程結構規模的增加，勢必增加了溫度分布對鋼筋混凝土結構施工過程中的影響；因此，對大體積鋼筋混凝土結構的溫度監測有很重要的意義。土木工程進行施工過程的溫度監測所最常用的傳感器為熱電耦，此種傳感器為一種電阻式的傳感器，在鋼筋混凝土結構中使用中，要對其進行防潮和絕緣處理，如果處理不當會造成系統的短路，從而引起傳感器的失效。此外，近來土木工程中也有一些封裝的光纖光柵溫度傳感器，具有耐久性好、體積小、準分布和精度高的特點；但是由于傳感器在混凝土結構安裝過程中，要將其固定在要求位置的鋼筋上，由于鋼筋和該溫度傳感器的封裝材料的導熱性能都很好，從而導致該傳感器所測溫度不準確。本實用新型是將光纖光柵溫度傳感器同導熱系數較小的FRP材料相結合，從而制成耐久性好、準分布、精度高、方便施工操作、適應土木工程施工控制的溫度傳感器。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、精度高、使用方便，可適用土木工程結構施工控制的纖維增強樹脂筋封裝光纖光柵溫度傳感器。
本實用新型的目的是這樣實現的它包括纖維增強樹脂筋和粘貼其上封裝在不銹鋼管中的光纖光柵，纖維增強樹脂筋上開有槽，光纖光柵封裝在不銹鋼管內，封裝好的光纖光柵粘結在纖維增強樹脂筋上的槽中。
本實用新型還可以包括這樣一些結構特征1、在不銹鋼管中填充水銀。2、所述的光纖光柵是雙出頭。3、光纖在管外用鎧裝保護外套。
光纖光柵通過鎧裝光纖引出。在本實用新型中，光纖光柵懸空布置在不銹鋼管中，光柵不受力的作用，只感受溫度，其中溫度變化和光柵波長的變化成確定的正比關系。為了提高傳感器的測量準確性，在不銹鋼管中填充水銀，從而使光柵所測量的溫度即為環境溫度，從而實現對溫度的時時監測。將封裝在不銹鋼管中的光柵粘貼在導熱差的FRP筋上，這樣可以方便在實際工程中安裝、布設和精確位置溫度的測量。這樣可以避免由于將其綁扎在結構鋼筋上，由鋼筋的導熱所導致的溫度誤差。這種溫度傳感器耐腐蝕、傳感精度高、抗電磁干擾、絕對測量、準分布、抗潮防水、穩定性與耐久性好等優點。同時此種溫度傳感器在土木工程施工監測的過程中減少了由于熱傳導造成對被測點的溫度的影響，從而增加了被測結構溫度分布的精確性。利用光纖光柵測溫原理、優良的應用性能和此種特別的結構形式，可以對大體積混凝土結構的溫度場進行監測，從而對大型混凝土結構的施工有很好的指導和監督意義。
圖1是本實用新型的基本原理俯視結構示意圖；圖2是本實用新型的基本原理主視結構示意圖；圖3是本實用新型的基本原理側視結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述結合圖1和2，纖維增強樹脂筋封裝光纖光柵溫度傳感器結構組成包括焊接在光纖上的光柵1，纖維增強樹脂筋(FRP)5，光纖的鎧裝外套2，不銹鋼管3和填充在其中的水銀7組成。本實用新型可采用如下的方法進行制作在FRP筋5上按照規定的形狀開一個槽8，將光柵兩頭焊接帶有保護層的光纖，將光柵穿入不銹鋼管，同時在出口處套上鎧裝外套；在不銹鋼管的一段將光纖和鎧裝外套用密封膠4封實，待其固化后在不銹鋼管的令一端向管內填充水銀7，然后同樣用密封膠把光纖、鎧裝外套和管口封實，防止水銀泄漏，在此過程中保證光纖光柵在水銀中有一定的自由度，不是繃緊的。待管口的密封膠固化后，將做好的光纖光柵溫度傳感器粘結在FRP筋5的開槽8中，注意，只是將不銹鋼管的兩頭和鎧裝外套用膠與FRP筋粘結，而不銹鋼管的其余大部分要保持裸露。
權利要求1.一種纖維增強樹脂筋封裝光纖光柵溫度傳感器，它包括纖維增強樹脂筋和粘貼其上封裝在不銹鋼管中的光纖光柵，其特征是纖維增強樹脂筋上開有槽，光纖光柵封裝在不銹鋼管內，封裝好的光纖光柵粘結在纖維增強樹脂筋上的槽中。
2.根據權利要求1所述的纖維增強樹脂筋封裝光纖光柵溫度傳感器，其特征是在不銹鋼管中填充水銀。
3.根據權利要求1或2所述的纖維增強樹脂筋封裝光纖光柵溫度傳感器，其特征是所述的光纖光柵是雙出頭。
4.根據權利要求1或2所述的纖維增強樹脂筋封裝光纖光柵溫度傳感器，其特征是光纖在管外用鎧裝保護外套。
5.根據權利要求3所述的纖維增強樹脂筋封裝光纖光柵溫度傳感器，其特征是光纖在管外用鎧裝保護外套。
專利摘要本實用新型提供的是一種纖維增強樹脂筋封裝光纖光柵溫度傳感器，它包括纖維增強樹脂筋和粘貼其上封裝在不銹鋼管中的光纖光柵，纖維增強樹脂筋上開有槽，光纖光柵封裝在不銹鋼管內，封裝好的光纖光柵粘結在纖維增強樹脂筋上的槽中。具耐腐蝕、傳感精度高、抗電磁干擾、準分布式傳感、絕對測量、抗潮防水、穩定性與耐久性好等優點。本溫度傳感器排除了外界因素對測量溫度的影響，實現了溫度的定點測量，可以進行大型結構溫度分布測量。在土木結構工程施工過程中安裝方便，成活率高，測量精度高，對土木結構工程施工過程中的溫度監測和控制有重大意義。
文檔編號G01K11/32GK2748888SQ20042006394
公開日2005年12月28日 申請日期2004年12月10日 優先權日2004年12月10日
發明者周智, 胡慶立, 王川, 張志春, 歐進萍 申請人:周智, 胡慶立, 王川, 張志春, 歐進萍