[发明专利]一种从复合材料轴管中引出光纤光栅传感器的装置及方法

说明书

本发明公开了一种从复合材料轴管中引出光纤光栅传感器的装置及方法，具有第一外套筒、第二外套筒和内套筒，内套筒的一端套装于第一外套筒的内侧端，内套筒与第一外套筒连接固定，内套筒的另一端套装于第二外套筒的内侧端，第一外套筒的内侧端与第二外套筒的内侧端接触拼接，第一外套筒和第二外套筒的拼接处设有通孔，通孔穿透内套筒单边一侧筒壁，内套筒的筒壁上沿长度方向设有开口槽，开口槽的一端与通孔联通，开口槽的另一端贯穿至第二外套筒所在侧的端面。克服了光纤只能从轴管端面引出的问题，实现了光栅在预浸料各铺层之间多方位布点监测，避免了脱模时光纤和复合材料轴管的损伤，提高了复合材料轴管的性能和制备质量。

技术领域

本发明涉及光纤光栅技术领域，具体涉及一种从复合材料轴管中引出光纤光栅传感器的装置及方法。

背景技术

复合材料轴管因其独特优势而被广泛运用于直升机、风力发电机、重型机床等大型高端装备中。但由于预浸料制备形成复合材料轴管的过程中固化阶段会产生残余应力，这些残余应力导致产品在服役前就产生缺陷，极易形成潜在危害，严重影响产品在服役期间的机械性能。因此，对复合材料轴管的固化过程进行监测十分重要。

光纤布拉格光栅具有直径小、易埋入、耐高温、不受电磁干扰、电绝缘性好等特点，并且它能够实现“一纤多点”测量，非常适用于各向异性的复合材料的内部监测。

然而，目前使用较多光纤光栅传感器引出方法是将光栅沿轴向埋放在预浸料各铺层之间后，光纤从轴管端面层间引出，这种方法存在布点方向单一、光纤引出口增多、复合材料轴管在脱模时极易对光纤造成损伤、与金属法兰装配困难等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种从复合材料轴管中引出光纤光栅传感器的装置及方法，克服了光纤只能从轴管端面引出的问题，实现了光栅在预浸料各铺层之间多方位布点监测，避免了脱模时光纤和复合材料轴管的损伤，提高了复合材料轴管的性能和制备质量。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种从复合材料轴管中引出光纤光栅传感器的装置，具有第一外套筒、第二外套筒和内套筒，内套筒的一端套装于第一外套筒的内侧端，内套筒与第一外套筒连接固定，内套筒的另一端套装于第二外套筒的内侧端，第一外套筒的内侧端与第二外套筒的内侧端接触拼接；

其中，第一外套筒和第二外套筒的拼接处设有通孔，通孔穿透内套筒单边一侧筒壁，内套筒的筒壁上沿长度方向设有开口槽，开口槽的一端与通孔联通，开口槽的另一端贯穿至第二外套筒所在侧的端面。

按照上述技术方案，第一外套筒通过焊接与内套筒连接固定，第二外套筒与内套筒之间为间隙配合。

按照上述技术方案，第一外套筒、第二外套筒和内套筒的材质为304不锈钢。

按照上述技术方案，第一外套筒、第二外套筒和内套筒的壁厚均一致。

按照上述技术方案，第一外套筒、第二外套筒和内套筒的长度均一致。

按照上述技术方案，第一外套筒和第二外套筒形成的芯轴保护套管总长大于复合材料轴管的长度。

按照上述技术方案，第一外套筒和第二外套筒的外壁上均套设有保护垫块；通过保护垫块撑起整个装置，满足固化过程中复合材料轴管部分悬空放置以避免与其他物体接触的要求。

采用以上所述装置制备复合材料轴管的方法，包括以下步骤：

1)将所述的引出光纤光栅传感器的装置埋入预浸料各铺层之间；

2)将光纤从第一外套筒侧穿入内套筒内，经通孔伸出，穿出预浸料外，与外部解调设备连接，光纤上的光栅沿任意方向埋放于预浸料各铺层之间；

3)用固化设备对预浸料进行加热固化，形成复合材料轴管；