基于光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法與流程

本發(fā)明涉及光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法，適用于橋梁施工、光纖傳感等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

拉索是纜索支承橋梁的核心構(gòu)件之一， 且全部布置在梁體外部， 受外界環(huán)境、 動靜荷載作用等因素影響，容易生銹腐蝕和疲勞損傷，其服役期往往比設(shè)計(jì)壽命短得多。 如何實(shí)現(xiàn)拉索服役期間工作狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測，確保其使用期內(nèi)的安全，已成為拉索技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵之一。傳統(tǒng)的測量方法主要有壓力表測定法、測力環(huán)測定法、振動頻率法、電阻應(yīng)變片監(jiān)測法、磁通量法等。這些測試技術(shù)具有長期測試不方便、易受電磁場干擾、耐久性差、測試距離和范圍有限等缺點(diǎn)。如壓力表測定法適用于施工階段的索力測量且測量誤差較大；測力環(huán)測定法是在拉索端部錨具的錨板下安放測力環(huán)實(shí)現(xiàn)對拉索錨下整體張力的測量，該方法不僅測量位置固定，而且可能會受錨具護(hù)筒內(nèi)的摩擦力或填充物影響，另外受偏載影響較大；振動頻率法雖然比較簡單,但要得到精確的結(jié)果比較困難；雖然磁通量技術(shù)具有一定的耐久性優(yōu)勢，但是磁通量傳感器存在由于磁性退化、傳感器非線性特征等導(dǎo)致需要二次標(biāo)定的問題，也不完全適于拉索的長期實(shí)時健康監(jiān)測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種基于光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法，其特征在于：該智能拉索由智能鋼絲（1）和其他六根普通鋼絲（5）構(gòu)成，智能鋼絲由鋼絲（1）、光纖光柵（2）、方槽（3）、環(huán)氧樹脂（4）構(gòu)成，其中鋼絲（1）開方槽（3），光纖光柵（2）置于方槽（3）內(nèi)，并用環(huán)氧樹脂（4）固定。

該制作方法包括如下步驟：

（1）將鋼絲（1）固定于滾軸的傳輸帶（6）上；

（2）點(diǎn)膠機(jī)（7）將環(huán)氧樹脂（4）緩慢精確的注入鋼絲上的方槽（3）內(nèi)；

（3）光纖卷（8）將光纖光柵（2）布設(shè)于鋼絲的方槽內(nèi)；

（4）點(diǎn)膠機(jī)（9）將光纖外表面注入環(huán)氧樹脂；

（5）通過加熱器（10）對刷完兩層膠后的鋼絲進(jìn)行加熱，提高膠水的固化速度；

（6）將智能鋼絲與其他六根鋼絲（5）繞制形成智能拉索；

基于光纖光柵感知的智能拉索的工作過程：光源發(fā)出的光經(jīng)相位調(diào)制器調(diào)制后入射到光纖光柵上，當(dāng)鋼絲的應(yīng)力和溫度等參量不發(fā)生變化時，光纖光柵的波長不會改變。當(dāng)鋼絲的應(yīng)力和溫度等參量發(fā)生變化時，光電探測器就會檢測到光纖光柵波長發(fā)生變化，進(jìn)而可以測量鋼絲的應(yīng)力、溫度、形變等參數(shù)變化。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提出的基于光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法，采用光纖光柵的傳感技術(shù)，具有長距離監(jiān)控、低能源依賴性、高環(huán)境耐受性、抗電磁干擾、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。同時將光纖光柵置于鋼絲的方槽內(nèi)，使得光纖光柵傳感器靈敏度和準(zhǔn)確性得到了很大的提高。

附圖說明

圖1基于光纖光柵感知的智能鋼絲結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2基于光纖光柵感知的智能拉索結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3基于光纖光柵感知的智能拉索制作方法。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

實(shí)施例一，見圖1、圖2、圖3，一種基于光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法，該智能拉索由智能鋼絲1和其他六根普通鋼絲5構(gòu)成，智能鋼絲由鋼絲1、光纖光柵2、方槽3、環(huán)氧樹脂4構(gòu)成，其中鋼絲1開方槽3，光纖光柵2置于方槽3內(nèi)，并用環(huán)氧樹脂4固定。

該制作方法包括如下步驟：

（1）將鋼絲1固定于滾軸的傳輸帶6上；

（2）點(diǎn)膠機(jī)7將環(huán)氧樹脂4緩慢精確的注入鋼絲上的方槽3內(nèi)；

（3）光纖卷8將光纖光柵2布設(shè)于鋼絲的方槽內(nèi)；

（4）點(diǎn)膠機(jī)9將光纖外表面注入環(huán)氧樹脂；

（5）通過加熱器10對刷完兩層膠后的鋼絲進(jìn)行加熱，提高膠水的固化速度；

（6）將智能鋼絲與其他六根鋼絲5繞制形成智能拉索；

基于光纖光柵感知的智能拉索的工作過程：光源發(fā)出的光經(jīng)相位調(diào)制器調(diào)制后入射到光纖光柵上，當(dāng)鋼絲的應(yīng)力和溫度等參量不發(fā)生變化時，光纖光柵的波長不會改變。當(dāng)鋼絲的應(yīng)力和溫度等參量發(fā)生變化時，光電探測器就會檢測到光纖光柵波長發(fā)生變化，進(jìn)而可以確定鋼絲的應(yīng)力和溫度變化。

本實(shí)施例所述的光纖光柵的反射波長1550nm，反射率為30%，方槽的大小為1mm*1mm。

實(shí)施例二，見圖1、圖2、圖3，一種基于光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法，該智能拉索由智能鋼絲1和其他六根普通鋼絲5構(gòu)成，智能鋼絲由鋼絲1、光纖光柵2、方槽3、環(huán)氧樹脂4構(gòu)成，其中鋼絲1開方槽3，光纖光柵2置于方槽3內(nèi)，并用環(huán)氧樹脂4固定。

該制作方法包括如下步驟：

（1）將鋼絲1固定于滾軸的傳輸帶6上；

（2）點(diǎn)膠機(jī)7將環(huán)氧樹脂4緩慢精確的注入鋼絲上的方槽3內(nèi)；

（3）光纖卷8將光纖光柵2布設(shè)于鋼絲的方槽內(nèi)；

（4）點(diǎn)膠機(jī)9將光纖外表面注入環(huán)氧樹脂；

（5）通過加熱器10對刷完兩層膠后的鋼絲進(jìn)行加熱，提高膠水的固化速度；

（6）將智能鋼絲與其他六根鋼絲5繞制形成智能拉索；

基于光纖光柵感知的智能拉索的工作過程：光源發(fā)出的光經(jīng)相位調(diào)制器調(diào)制后入射到光纖光柵上，當(dāng)鋼絲的應(yīng)力和溫度等參量不發(fā)生變化時，光纖光柵的波長不會改變。當(dāng)鋼絲的應(yīng)力和溫度等參量發(fā)生變化時，光電探測器就會檢測到光纖光柵波長發(fā)生變化，進(jìn)而可以確定鋼絲的應(yīng)力和溫度變化。

本實(shí)施例所述的光纖光柵的反射波長1500nm，反射率為60%，方槽的大小為2mm*2mm。

實(shí)施例三，見圖1、圖2、圖3，，一種基于光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法，該智能拉索由智能鋼絲1和其他六根普通鋼絲5構(gòu)成，智能鋼絲由鋼絲1、光纖光柵2、方槽3、環(huán)氧樹脂4構(gòu)成，其中鋼絲1開方槽3，光纖光柵2置于方槽3內(nèi)，并用環(huán)氧樹脂4固定。

該制作方法包括如下步驟：

（1）將鋼絲1固定于滾軸的傳輸帶6上；

（2）點(diǎn)膠機(jī)7將環(huán)氧樹脂4緩慢精確的注入鋼絲上的方槽3內(nèi)；

（3）光纖卷8將光纖光柵2布設(shè)于鋼絲的方槽內(nèi)；

（4）點(diǎn)膠機(jī)9將光纖外表面注入環(huán)氧樹脂；

（5）通過加熱器10對刷完兩層膠后的鋼絲進(jìn)行加熱，提高膠水的固化速度；

（6）將智能鋼絲與其他六根鋼絲5繞制形成智能拉索；

基于光纖光柵感知的智能拉索的工作過程：光源發(fā)出的光經(jīng)相位調(diào)制器調(diào)制后入射到光纖光柵上，當(dāng)鋼絲的應(yīng)力和溫度等參量不發(fā)生變化時，光纖光柵的波長不會改變。當(dāng)鋼絲的應(yīng)力和溫度等參量發(fā)生變化時，光電探測器就會檢測到光纖光柵波長發(fā)生變化，進(jìn)而可以確定鋼絲的應(yīng)力和溫度變化。

本實(shí)施例所述光纖光柵的反射波長1600nm，反射率為90%，方槽的大小為3mm*3mm。

本發(fā)明光纖光柵反射波長可以根據(jù)實(shí)際適用情形選取，所使用的器件均為市售器件。上述內(nèi)容僅是對本發(fā)明較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明，而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于上述內(nèi)容，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本方明的思想，對本發(fā)明進(jìn)行各種變形和修飾，這些應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。