[发明专利]智能化塑料管道的制备方法

权利要求书

1.一种智能化塑料管道的制备方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)制备光纤光栅传感器长条状嵌件；

所述嵌件包括基体树脂、光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感器和增强纤维，所述光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感器平行并列放置，两者均具有多个光栅单元，且光栅单元位置相对应，共同组成一个兼具温度和应变监测功能的光栅对；所述光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感器埋设于基体树脂内，同时基体树脂内填充有增强纤维，所述增强纤维在光纤光栅传感器长条状嵌件内均匀并列分布，用以支撑起整个光纤光栅传感器长条状嵌件的骨架；

(2)将得到的光纤光栅传感器长条状嵌件由传送通道被斜向传送至挤出机头内部，贴近挤出模腔表面并与熔融的塑料一起通过挤出口模，经冷却定型后即得到内植光纤光栅传感器的塑料管材，并根据需要进行切割和包装；

光纤光栅传感器长条状嵌件的基体树脂材料与待植入的管道材料相同；

所述挤出模腔与挤出机头上设置的向外斜向延伸的传送通道连通，传送通道外侧设置有输送光纤光栅传感器长条状嵌件的传送件，使得所述的光纤光栅传感器长条状嵌件与挤出模腔内的塑料原料一起挤出成型；

在挤出成型时，光纤光栅传感器长条状嵌件的嵌入点位于挤出模腔表面并与熔融的塑料一同经过挤出口模，形成内植光纤光栅传感器长条状嵌件的塑料管材；光纤光栅传感器长条状嵌件内植于塑料管材的外表面，便于在后续的熔接操作时将其与管材本体剥离，从而分别实现塑料与塑料的熔接、光纤与光纤的熔接；

(3)通过内植有光纤光栅嵌件连接法兰将塑料管材以及其中的光纤光栅传感器分别熔接，完成管道的贯通以及光信号的中继。

2.如权利要求1所述的一种智能化塑料管道的制备方法，其特征是：所述步骤(1)中，具体包括：

a)将增强纤维、刻栅完成后的光纤固定于纱架，并使其穿过导纱板，其中，光纤位于中间位置，增强纤维纱束均布于光纤四周；

b)将穿过导纱板的光纤和增强纤维进行烘干、浸润液态高温树脂处理；

c)浸润液态高温树脂后的光纤和增强纤维以拉挤工艺的形式穿过成型模具，在成型的同时挤去多余的树脂，并排除材料中的气泡，得到一定截面形状的光纤光栅传感器嵌件；

d)将得到的光纤光栅传感器嵌件在牵引机的拖曳作用下匀速到达收卷机，进行收卷和包装处理。

3.如权利要求1所述的一种智能化塑料管道的制备方法，其特征是：所述步骤(3)中，塑料管材的连接法兰内植了光纤光栅传感器嵌件，法兰的两端有引出的光纤接头，将法兰两端的传输光纤接头中的光纤分别与塑料管材中内植的光纤熔接，完成光纤延长、光信号中继。

4.如权利要求1所述的一种智能化塑料管道的制备方法，其特征是：在光纤光栅熔接之前需要将传感器长条状嵌件从管材表面剥离出一小段，将剥离出的传感器嵌件加热熔融以去除光纤外层的封装材料，露出裸纤，以便于熔接，然后将传输光纤熔接后的多余部分置于连接法兰的光纤接头孔内，在塑料管材熔接完成后胶封光纤熔接部位，以保护光纤光栅传输光路不受破坏。

5.如权利要求1所述的一种智能化塑料管道的制备方法，其特征是：所述光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感器每根光纤刻制多个栅区，形成分布式多点检测的光纤光栅串，栅区之间的间距可根据需要自行设定。

6.如权利要求1所述的一种智能化塑料管道的制备方法，其特征是：所述光纤光栅温度传感器的光纤光栅的栅区用毛细钢管封装，毛细钢管两端进行密封。

7.如权利要求1所述的一种智能化塑料管道的制备方法，其特征是：所述光纤光栅传感器长条状嵌件中增强纤维的熔点至少高出基体树脂熔点60℃。

8.如权利要求1所述的一种智能化塑料管道的制备方法，其特征是：所述光纤光栅传感器长条状嵌件中增强纤维的体积含量为30～50％。