3) 在環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體的外壁表面用粘結(jié)劑粘貼三組光纖光柵集A、B、C，每組間隔 120°，每組光纖光柵集由3個光纖光柵六1、81、（^，1=1，2,3組成，分別沿環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體 的外壁表面母線、切線和~7方向布置，共9個光纖光柵，且中心波長各不相同，并通過成型 模具的上蓋的冒口導(dǎo)出光纖； 4) 再繼續(xù)使用成型模具，只將占位在模具環(huán)氧樹脂外筒體成型空腔的內(nèi)模板取出，模 具溫度80-85°C，抽真空度到低于1330Pa，將步驟1)得到的澆注料從模具澆口注入到模具 環(huán)氧樹脂外筒體成型空腔內(nèi)，并由模具冒口排氣，澆注完成持續(xù)抽真空直至去除澆注物料 中的氣泡后停止抽真空，將模具送入固化爐進行固化，固化溫度60°C，持續(xù)l_2h冷卻至常 溫，制得環(huán)氧樹脂外筒體，使環(huán)氧樹脂外筒體與其粘貼三組光纖光柵集A、B、C和環(huán)氧樹脂 內(nèi)筒體固化為一體，脫模后得到光纖光柵應(yīng)變傳感器。
[0022] 所用環(huán)氧樹脂、硅微粉填料和固化劑均為市售產(chǎn)品，所用環(huán)氧樹脂為E-51環(huán)氧樹 月旨。所用固化劑為593環(huán)氧固化劑。
[0023] 參照圖1-圖12,一種光纖光柵應(yīng)變傳感器的制造方法所使用的成型模具，包括上 蓋4、芯桿5、底座8、對置的兩瓣半圓柱形內(nèi)模板6和對置的兩瓣半圓柱形外模板7,對置的 兩瓣半圓柱形內(nèi)模板6上套置對置的兩瓣半圓柱形外模板7,對置的兩瓣半圓柱形內(nèi)模板6 和對置的兩瓣半圓柱形外模板7置在底座8與上蓋4之間，且通過穿裝在對置的兩瓣半圓 柱形內(nèi)模板6中間的芯桿5與緊固件固連。緊固件為常用的螺母1和墊片2。在對置的兩 瓣半圓柱形內(nèi)模板6與芯桿5之間設(shè)有空腔。在上蓋上設(shè)有澆口和冒口。如圖4所示，芯 桿5為中間光軸的公稱直徑為MlO的等長雙頭螺柱，上蓋4的內(nèi)徑和底座8凹槽的內(nèi)徑與 對置的兩瓣半圓柱形外模板7的外徑相同，通過設(shè)置一定的公差，保證三者之間的配合。
[0024] 如圖4所示，模具采用自底而上的裝配方式，首先固定底座8,將芯桿5插入底座8 的中心孔內(nèi)，然后將對置的兩瓣半圓柱形外模板7插入底座8的凹槽，取對置的兩瓣半圓柱 形內(nèi)模板使其緊貼對置的兩瓣半圓柱形外模板7的內(nèi)表面，即利用對置的兩瓣半圓柱形外 模板7和底座8的約束定位對置兩瓣半圓柱形內(nèi)模板6,再放置上蓋4,利用緊固件的螺母 1和墊片2配合與芯桿5螺螺紋連接，裝配完成后的模具如圖5所示。
[0025] 如圖6、圖7所示，為防止?jié)沧r成型模具漏液，對置的兩瓣半圓柱形內(nèi)模板6和對 置的兩瓣半圓柱形外模板7的兩對接處應(yīng)錯開一定的角度，擬選定45°。
[0026] 如圖8所示，在生成的澆注件表面使用Ep〇-tek353ND粘結(jié)劑粘貼三組光纖光柵集 A、B、C，每組間隔120°。每組光纖光柵集由3個光纖光柵（六1、81、(^，1=1，2,3)組成，分別 沿圓柱面母線、切線和I方向布置，共9個光纖光柵，且中心波長各不相同，如圖9和圖10 4 所示，并通過上蓋4的冒口 9導(dǎo)出光纖。
[0027] 如圖11所示，二次裝配過程同上，區(qū)別在于拆除對置兩瓣半圓柱形內(nèi)模板6,此時 對置兩瓣半圓柱形內(nèi)模板6與模具分體，且是將附帶有粘貼光纖Bragg光柵澆注件的芯桿 5插入底座8的中心孔內(nèi)，完成后準(zhǔn)備進行二次澆注。
[0028] 二次澆注過程同一次澆注，此時混料從澆口 3注入如圖11所示的空腔內(nèi)，二次澆 注實現(xiàn)了對光纖Bragg光柵的封裝和機械保護。
[0029] 如圖13所示，寬帶光源發(fā)出光經(jīng)過3dB的耦合器入射到光纖光柵應(yīng)變傳感器中， 波長滿足Bragg條件的光波被FBG反射回來，反射回的光是高斯分布的尖峰波。巖體或混 凝土等結(jié)構(gòu)應(yīng)變的變化以應(yīng)變波的形式傳遞到FBG中，使得FBG反射光的波長發(fā)生漂移，通 過波長解調(diào)測量系統(tǒng)得出9個FBG的波長漂移量就可以獲取巖石和混凝土三向應(yīng)變，從而 實現(xiàn)對大型結(jié)構(gòu)工程安全狀態(tài)的長期在線監(jiān)測。
[0030] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說， 在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視 為本發(fā)明的保護范圍。
[0031] 對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種光纖光柵應(yīng)變傳感器，其特征是，它包括：環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體、環(huán)氧樹脂外筒體和 三組光纖光柵集A、B、C，所述環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體上套置所述環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體，在環(huán)氧樹脂內(nèi)筒 體與環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體之間置有粘貼在環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體外壁上的三組光纖光柵集A、B、C，每 組間隔120°，每組光纖光柵集由3個光纖光柵Ai、Bi、Ci，i=l，2, 3組成，分別沿環(huán)氧樹脂2. -種光纖光柵應(yīng)變傳感器的制造方法，其特征是，它包括的內(nèi)容有： 1) 環(huán)氧樹脂內(nèi)、外筒體用澆注料的制備：一次混料，在配料罐內(nèi)，按質(zhì)量份，環(huán)氧樹 月旨、硅微粉填料為1:1. 5進行配比混合，期間使混合物料保持在65-70°C，抽真空度低于 1330pa，均勻攪拌I. 5-2h，使混合物料脫水脫氣；二次混料，再往脫水脫氣的混合物料中， 按質(zhì)量份，混合物料、固化劑為100 :25-30進行配比混合，保持溫度70-75°C，抽真空度低于 1330pa，混合攪拌30-45min后得到環(huán)氧樹脂內(nèi)、外筒體用澆注料； 2) 使用成型模具，模具在真空澆注罐內(nèi)均勻加熱6-8h至80-85°C，再抽真空度到低于 1330Pa，將步驟1)得到的澆注料從模具澆口注入到模具環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體成型空腔內(nèi)，澆注 速度I. 5-2kg/min，并由模具冒口排氣，澆注完成持續(xù)抽真空直至去除澆注物料中的氣泡后 停止抽真空，將模具送入固化爐進行固化，保持溫度在60°C，固化持續(xù)l_2h，冷卻至常溫， 制得環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體； 3) 在環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體的外壁表面用粘結(jié)劑粘貼三組光纖光柵集A、B、C，每組間隔 120°，每組光纖光柵集由3個光纖光柵六1、81、（^，1=1，2,3組成，分別沿環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體模具的上蓋的冒口導(dǎo)出光纖； 4) 再繼續(xù)使用成型模具，只將占位在模具環(huán)氧樹脂外筒體成型空腔的內(nèi)模板取出，模 具溫度80-85°C，抽真空度到低于1330Pa，將步驟1)得到的澆注料從模具澆口注入到模具 環(huán)氧樹脂外筒體成型空腔內(nèi)，并由模具冒口排氣，澆注完成持續(xù)抽真空直至去除澆注物料 中的氣泡后停止抽真空，將模具送入固化爐進行固化，固化溫度60°C，持續(xù)l_2h冷卻至常 溫，制得環(huán)氧樹脂外筒體，使環(huán)氧樹脂外筒體與其粘貼三組光纖光柵集A、B、C和環(huán)氧樹脂 內(nèi)筒體固化為一體，脫模后得到光纖光柵應(yīng)變傳感器。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光纖光柵應(yīng)變傳感器的制造方法，其特征是，所用環(huán)氧 樹脂為E-51環(huán)氧樹脂。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光纖光柵應(yīng)變傳感器的制造方法，其特征是，所用固化 劑為593環(huán)氧固化劑。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光纖光柵應(yīng)變傳感器的制造方法，其特征是，所使用的 成型模具包括上蓋、芯桿、底座、緊固件、對置的兩瓣半圓柱形內(nèi)模板和對置的兩瓣半圓柱 形外模板，對置的兩瓣半圓柱形內(nèi)模板上套置對置的兩瓣半圓柱形外模板，對置的兩瓣半 圓柱形內(nèi)模板和對置的兩瓣半圓柱形外模板置在底座與上蓋之間，且通過穿裝在對置的兩 瓣半圓柱形內(nèi)模板中間的芯桿與緊固件固連。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光纖光柵應(yīng)變傳感器的制造方法，其特征是，成型模具 的內(nèi)、外模板均為兩瓣半圓柱形結(jié)構(gòu)。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光纖光柵應(yīng)變傳感器的制造方法，其特征是，在所使用 的成型模具對置的兩瓣半圓柱形內(nèi)模板與芯桿之間設(shè)有空腔。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光纖光柵應(yīng)變傳感器的制造方法，其特征是，在所使用 的成型模具上蓋上設(shè)有澆口和冒口。
【專利摘要】本發(fā)明是一種光纖光柵應(yīng)變傳感器，其特點是，包括：環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體、環(huán)氧樹脂外筒體和三組光纖光柵集A、B、C，所述環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體上套置所述環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體，在環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體與環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體之間置有粘貼在環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體外壁上的三組光纖光柵集A、B、C，每組間隔120°，每組光纖光柵集由3個光纖光柵Ai、Bi、Ci，i=1,2,3組成，分別沿環(huán)氧樹脂內(nèi)筒體外壁母線、切線和？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？方向布置，共9個光纖光柵。并提供其制作方法和成型模具。具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，測量精度高，安裝方便，使用壽命長，制作方法流程合理，周期短，利于大批量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，可實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)局部三維應(yīng)力狀態(tài)測試等優(yōu)點。
【IPC分類】G01B11/16
【公開號】CN105043281
【申請?zhí)枴緾N201510237536
【發(fā)明人】焦圣喜, 姜娜
【申請人】東北電力大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年5月12日