[发明专利]一种FRP-FBG封装装置及定位方法

说明书

本发明公开了一种FRP‑FBG封装装置及定位方法，此封装装置通过张紧机构可以减少光纤残余应力，张紧后的光纤在加工时也能够保持直线不易弯曲扭曲变形，制作出来的传感器质量高、效率高。传感器中，栅区被包裹，采用本定位方法不仅加工过程中容易保证栅区处于中心位置，而且后续可以在传感器上重新标记处栅区位置，方便以后安装使用。此发明用于传感器封装领域。

技术领域

本发明涉及传感器封装领域，特别是涉及一种FRP-FBG封装装置及定位方法。

背景技术

FBG：光纤布拉格光栅传感器，Fiber Bragg Grating。

FRP：纤维增强复合材料，Fiber Reinforced Plastics。

FBG属于光纤传感器的一种，其传感器原理是通过外界物理量对光纤布拉格波长的调制来获取传感器信息，是一种波长调制型光纤光栅传感器。光纤光栅传感器可以实现对温度、应变等物理量的直接测量，可以贴在结构的表面或预先埋入结构中，对结构同时进行健康检测、冲击检测、形状控制和振动阻尼检测等，以及分析结构的缺陷情况。近年来，光纤光栅传感器以其抗干扰、耐腐蚀、电绝缘、灵敏度高和分布式大范围测量等特点，越来越广泛应用于工程检测中。

由于光纤光栅比较脆弱，在恶劣工作环境中非常容易被折断，因而需要对其进行封装后才能使用。而纤维增强复合材料可以有效保护光纤，并提高光纤的存活率、灵敏度。

在无专用模板热压时，通常采用的FRP预浸料不透明，热压成型后的传感器无法精准对FBG栅区在固化后的纤维增强复合材料中定位，影响后续使用时监测点的准确定位；此外，无专用热压模具也无法进行大批量高质量的FBG封装。

发明内容

本发明的目的在于提供一种FRP-FBG封装装置及定位方法，用于改善封装过程，消除光纤残余应力、提高光纤栅区定位精度。

本发明所采取的技术方案是：

一种FRP-FBG封装装置，包括上压模板和下加热模板；所述下加热模板上设有隆起的工作台和分布在工作台左右两侧的张紧机构，所述工作台的中间设有凹槽，所述工作台的左右两侧分别设有若干条下收纳槽，各条下收纳槽平行设置，两侧每相对的两个下收纳槽共线并且组成一对；所述上压模板在正对下加热模板隆起工作台的位置设有向下的凸台，凸台在正对下收纳槽的位置设有上收纳槽，凸台下压时盖住凹槽，上收纳槽和下收纳槽共同限定出收纳光纤的通道，上收纳槽为U形槽，下收纳槽为V形槽。

作为上述方案的改进，两个张紧机构包括滑轮和夹持滑轮左右两端的支架，支架固定于下加热模板，两对滑轮分别受到方向相反的扭矩用于拉扯光纤。

作为上述方案的改进，滑轮与支架的铰接处设置扭簧。

作为上述方案的改进，两个张紧机构包括滑轮、夹持滑轮左右两端的支架以及配重块，支架固定于下加热模板，当铺设光纤时，光纤搭接在滑轮上形成角度过渡，配重块直接可拆卸地悬挂在光纤首尾两端。

作为上述方案的改进，凹槽的上侧面或/和下侧面进一步向工作台边缘延伸，直至穿出工作台的侧壁。

一种使用上述封装装置的定位方法，光纤包括处于光纤中间位置的栅区，包括以下步骤：

S1.以栅区的中点为对称中心，分别在光纤的左右两端设置标签，确保两个标签之间的最小间距等于工作台的左右宽度；

S2.在标签上记录栅区长度；

S3.将若干条光纤铺设在工作台上，加工成型之后的传感器依据标签上的栅区长度，重新在传感器表面标记出栅区位置。

作为上述方案的改进，步骤S1中，通过记号笔在光纤的对称位置涂上线条，两条线条之间的距离等于工作台的宽度，依据该线条设置标签确保标签的边缘对齐线条。