[实用新型]一种基于FBG光纤传感的复合材料智能夹层板材及智能板材

说明书

本实用新型公开了一种基于FBG光纤传感的复合材料智能夹层板材及智能板材，该智能夹层板材包括光纤、光纤光栅(FGB)、光栅解调仪和基材，光纤和光纤光栅构成光纤光栅传感器串，光纤光栅传感器串上至少1个光纤光栅，光纤光栅之间距离相等。在智能板材生产时，可将基于FBG光纤传感的复合材料智能夹层板材作为预埋件。智能夹层板材能有效防止光栅位置产生滑移，并对光栅进行保护，测量值稳定可靠，重复性好，可对智能板材结构健康进行实时监测，并对落锤、磕碰等低速冲击进行定位和结构损伤分析。

技术领域

本实用新型属于一种土木工程结构受力和监测的智能土木工程材料，具体地说是一种基于FBG光纤传感的复合材料智能夹层板材。

背景技术

纤维增强复合材料是高性能纤维与基体，主要是树脂(Polymer)体系按一定比例和加工工艺制成的一种高性能复合材料，具有极好的耐腐蚀性、抗疲劳性、比强度高、施工便捷等优点而广泛应用于土木工程领域。其加固修复混凝土结构、钢结构已成为我国土木工程界新的研究热点。

近年，基础建设发展迅猛，同时也带来了混凝土结构、钢结构因老化而缺乏加固维修所产生的安全隐患，对于建筑材料的加固维修往往会使用的纤维复合增强材料，然而纤维复合材料破坏形式为脆性破坏，材料的损伤在加固和使用过程中难以体现，因而难以预测复合材料的磨损情况。因此，对预纤维增强复合材料的使用及加固后的结构实施实时监测，为纤维增强复合材料加固修复混凝土结构、钢结构技术的提供基础性保障。

现有技术中公开了一些带有检测功能的产品，如公开号为CN107687817A的专利申请公开了一种小型化柔性光纤光栅应变传感器，包括光纤、光纤光栅、高弹性模量聚合物材料涂覆层、低弹性模量聚合物材料涂覆层、高弹性模量聚合物材料夹层；光纤的一部分刻写有光纤光栅，光纤的包层表面涂覆有高弹性模量聚合物材料涂覆层；光纤中刻写有光纤光栅的部分对应的高弹性模量聚合物材料涂覆层表面涂覆有低弹性模量聚合物材料涂覆层；涂覆有低弹性模量聚合物材料涂覆层的部分光纤及光纤光栅两侧的部分光纤固定在高弹性模量聚合物材料夹层内部。该申请仅仅使用弹性体聚合物作为基材，难以用作板材，力学性能较差。

公开号为CN203742192U本实用新型涉及一种具有土木工程结构受力与自监测双重功能的光纤光栅纤维增强复合材料拉挤连续成型智能板。该智能板包括由纤维原纱及基体树脂组成的板材主体，所述的板材主体内沿纤维方向填充有含有光纤光栅传感器及传输光纤的传感光纤，所述的传感光纤的根数为m根，m≥1的整数；所述的单根传感光纤上设置有n个光纤光栅传感器，n≥1的整数，该智能板是采用拉挤连续成型工艺制得，该智能板的纤维体积含量不低于60％。该智能板更便于纤维板、特别是预应力纤维板加固修复混凝土结构、钢结构时进行纤维板的张拉控制应力的精确控制、预应力损失后的弥补以及加固后的结构实施实时监测。该智能板材能够对应力进行实时监测，然而在生产过程中光线光栅容易发生滑移，使得监控的数据不够精确。

本发明旨在解决现有技术中存在的问题，公开了一种基于FBG光纤传感的复合材料智能夹层板材，该夹层板材能有效防止光栅位置产生滑移，并对光栅进行保护，测量值稳定可靠，重复性好，埋入复合材料结构后可对复合材料结构健康进行实时监测，并对落锤、磕碰等低速冲击进行定位和结构损伤分析。

发明内容

为了克服现有技术中智能板材存在的缺陷，本实用新型公开了一种基于FBG光纤传感的复合材料智能夹层板材，该智能夹层板材包括光纤、光纤光栅(FGB)、光栅解调仪、增强纤维和基材，光纤和光纤光栅形成光纤光栅传感器串，光纤光栅分布在光纤上，光纤光栅传感器串上至少1个光纤光栅，光纤光栅之间距离相等。

所述智能夹层板材中的光纤光栅传感器串与光栅解调仪相连。

光栅解调仪能够实时接受只能夹层板材中光纤光栅传输的信号，分析只能夹层板材的受力情况。

所述智能夹层板材包括至少一条光线串，优选4条，进一步优选9条，进一步优选15条。