[发明专利]光纤光栅传感器、碳纤维复合导线及制作方法在审
申请号: | 202210271582.1 | 申请日: | 2022-03-18 |
公开(公告)号: | CN114777949A | 公开(公告)日: | 2022-07-22 |
发明(设计)人: | 张鹏;苏亮;宋佳蓉;崔世青;冯卓君;李鹏 | 申请(专利权)人: | 张鹏 |
主分类号: | G01K11/3206 | 分类号: | G01K11/3206;G01L1/24;H01B7/17;H01B7/28;H01B9/02;H01B11/22 |
代理公司: | 北京三聚阳光知识产权代理有限公司 11250 | 代理人: | 王艺涵 |
地址: | 215229 江苏省苏州市吴江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 光纤 光栅 传感器 碳纤维 复合 导线 制作方法 | ||
本发明涉及碳纤维复合导线技术领域,具体涉及一种光纤光栅传感器、碳纤维复合导线及制作方法。光纤光栅传感器包括:碳纤维管;光纤,其上刻写有检测光栅,光纤插于碳纤维管中;碳纤维片层,填充于碳纤维管与光纤之间,且与碳纤维管固化成一体。碳纤维复合导线,包括:碳纤维芯棒;前述的光纤光栅传感器;铝绞层。本发明的光纤光栅传感器,采用碳纤维管和碳纤维片层封装光纤,能够提高检测灵敏度。本发明的碳纤维复合导线,采用碳纤维管和碳纤维片层封装传感器,与碳纤维复合导线的芯棒为同一材质,具有相同的热膨胀系数,便于准确测量芯棒的应力应变,可以避免不同材料之间产生的热应力,进一步提高检测灵敏度。
技术领域
本发明涉及碳纤维复合导线技术领域,具体涉及一种光纤光栅传感器、碳纤维复合导线及制作方法。
背景技术
碳纤维复合导线是一种全新结构的节能型增容导线,与常规导线相比,具有重量轻、耐热性能好、导电率高、线损低、载流量大、耐腐蚀性能好、不易覆冰等一系列优点。碳纤维复合导线包括碳纤维芯棒及其外侧的铝绞层。目前大部分碳纤维芯棒为单芯,其抗弯抗折抗劈裂能力弱,一旦很小的局部受损,就极容易出现整根破断现象,并且因为在铝绞层内部,不宜发现。
因此,从2014年开始有科研机构和企业开始在碳纤维芯棒里嵌入光纤光栅传感器,通过检测温度和应力来判断碳纤维芯棒的受损情况。现有光纤光栅传感器为保证能够检测应力,一般直接将光纤埋入碳纤维芯棒内,光纤被树脂和玻璃纤维包裹,不能形成预应力,光纤检测的灵敏度较低。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中碳纤维复合导线中光纤光栅传感器的灵敏度不足的缺陷,从而提供一种光纤光栅传感器、碳纤维复合导线及制作方法。
本发明提供的光纤光栅传感器,包括:
碳纤维管;
光纤,其上刻写有检测光栅,所述光纤插于所述碳纤维管中;
碳纤维片层,填充于所述碳纤维管与所述光纤之间,且与所述碳纤维管固化成一体;
所述光纤被所述碳纤维片层包裹形成预应力。
可选的,所述检测光栅包括布拉格温度检测光栅和布拉格应力检测光栅。
本发明提供的光纤光栅传感器的制作方法,包括如下步骤:
S1.将碳纤维片裁剪成长条状结构,平放在模板一上形成第一层碳纤维层,并使所述长条状结构的长度方向与所述光纤一致;
S2.在第一层碳纤维层表面涂抹一层环氧树脂胶;
S3.在环氧树脂胶表面铺设长条状的碳纤维片,形成第二层碳纤维层;
S4.在第二层碳纤维层表面涂抹一层环氧树脂胶,如此交替形成多层碳纤维层,且在本步骤中将刻有检测光栅的光纤插入相邻两层碳纤维层中,并保持所述光纤处于预应力状态;
S5.用模板二压紧所述多层碳纤维层,将多余的环氧树脂胶挤出;
S6.将步骤S5形成的结构卷成以光纤为轴的柱状结构;
S7.将所述柱状结构塞入碳纤维管,完成加工。
本发明提供的一种碳纤维复合导线,包括:
碳纤维芯棒;
前述光纤光栅传感器,其与所述碳纤维芯棒平行;
铝绞层,所述铝绞层将所述碳纤维棒和所述光纤光栅传感器缠绕固定。
优选的,所述碳纤维芯棒与所述光纤光栅传感器的碳纤维管固化成一体结构。
优选的,所述铝绞层设有多层。
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