[发明专利]一种光纤光栅应变传感器、组件及其成型方法和应用

权利要求书

1.一种光纤光栅应变传感器，其结构中包括应变光纤光栅、玻璃纤维单向布、热塑性高分子无纺毡、树脂体系；

其中，应变光纤光栅沿着光纤轴向的上下两侧铺设有玻璃纤维单向布，将应变光纤光栅包埋于上下两侧的玻璃纤维单向布内；

包埋应变光纤光栅的上下两侧玻璃纤维单向布的外侧各铺设有热塑性高分子无纺毡，热塑性高分子无纺毡实现对应变光纤光栅及玻璃纤维单向布的包覆；

应变光纤光栅与热塑性高分子无纺毡之间的区域内分布有树脂体系，固化后热塑性高分子无纺毡和树脂体系形成微区域双连续相，组成光纤光栅传感器。

2.一种根据权利要求1所述的光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述应变光纤光栅的每根光纤上刻制多个栅区，所述光纤光栅应变传感器的栅区周围沿着光纤轴向用玻璃纤维单向布包埋。

3.一种根据权利要求2所述的光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述应变光纤光栅的纤芯直径为5-50μm，栅区长度为10-15mm。

4.一种根据权利要求2所述的光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述应变光纤光栅在牵引的作用下取直并在由此获取的预应力下固定在玻璃纤维单向布上。

5.一种根据权利要求2所述的光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述玻璃纤维单向布宽度为5-10mm，厚度为0.2-0.5mm。

6.一种根据权利要求2所述的光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述热塑性高分子无纺毡具有随形性，其上下两层对于应变光纤光栅及玻璃纤维单向布的包覆均能形成Ω管形貌。

7.一种根据权利要求2所述的光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述热塑性高分子无纺毡为聚醚醚酮(PEEK)和/或尼龙无纺毡。

8.一种根据权利要求2所述的光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述热塑性高分子无纺毡宽度为5-10mm，厚度为0.2-0.5mm。

9.一种根据权利要求2所述的光纤光栅应变传感器，其特征在于，所述树脂体系包括环氧树脂和固化剂。

10.一种根据权利要求2所述的光纤光栅应变传感器，其特征在于，树脂体系在光纤光栅应变传感器中的体积含量为40%-60%。

11.一种应用于智能化叶片模具内的权利要求1-10任一项所述的光纤光栅应变传感器的成型方法，其包括：按照热塑性高分子无纺毡、玻璃纤维单向布、应变光纤光栅、玻璃纤维单向布和热塑性高分子无纺毡的顺序自下而上进行堆叠后干燥，然后进行第一次挤压，挤压后置于液态树脂体系中浸渍，浸渍完成后进行第二次挤压，冷却成型。

12.一种根据权利要求11所述的成型方法，其特征在于，所述方法基于具有以下结构的成型装置，包括至少5个设置有纱架导辊的纱架筒分别依次固定热塑性高分子无纺毡、玻璃纤维单向布、应变光纤光栅、玻璃纤维单向布和热塑性高分子无纺毡，以及包括干燥箱、第一挤压辊、浸渍槽、第二挤压辊及若干导辊；

其中，干燥箱设置于原料纱架筒与第一挤压辊之间，浸渍槽位于第一挤压辊和第二挤压辊之间；纱架筒与干燥箱之间靠近干燥箱处设有导辊，用以引导经纱架导辊穿出的材料堆叠汇合；第一挤压辊与浸渍槽之间位于浸渍槽入口处以及浸渍槽与第二挤压辊之间位于浸渍槽出口处分别设置有引导辊，分别用以引导挤压后的物件进入浸渍槽和用以引导浸渍后的物件离开浸渍槽进入第二挤压辊；浸渍槽内靠近底部设置有正下辊，用以引导进入浸渍槽的物件自正下辊下方通过浸渍槽，使物件在浸渍槽内充分浸润。