基于光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法與流程

本發明涉及光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法，適用于橋梁施工、光纖傳感等領域。

背景技術：

拉索是纜索支承橋梁的核心構件之一， 且全部布置在梁體外部， 受外界環境、 動靜荷載作用等因素影響，容易生銹腐蝕和疲勞損傷，其服役期往往比設計壽命短得多。 如何實現拉索服役期間工作狀態的實時監測，確保其使用期內的安全，已成為拉索技術發展的關鍵之一。傳統的測量方法主要有壓力表測定法、測力環測定法、振動頻率法、電阻應變片監測法、磁通量法等。這些測試技術具有長期測試不方便、易受電磁場干擾、耐久性差、測試距離和范圍有限等缺點。如壓力表測定法適用于施工階段的索力測量且測量誤差較大；測力環測定法是在拉索端部錨具的錨板下安放測力環實現對拉索錨下整體張力的測量，該方法不僅測量位置固定，而且可能會受錨具護筒內的摩擦力或填充物影響，另外受偏載影響較大；振動頻率法雖然比較簡單,但要得到精確的結果比較困難；雖然磁通量技術具有一定的耐久性優勢，但是磁通量傳感器存在由于磁性退化、傳感器非線性特征等導致需要二次標定的問題，也不完全適于拉索的長期實時健康監測。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法。

本發明的技術方案：

一種基于光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法，其特征在于：該智能拉索由智能鋼絲（1）和其他六根普通鋼絲（5）構成，智能鋼絲由鋼絲（1）、光纖光柵（2）、方槽（3）、環氧樹脂（4）構成，其中鋼絲（1）開方槽（3），光纖光柵（2）置于方槽（3）內，并用環氧樹脂（4）固定。

該制作方法包括如下步驟：

（1）將鋼絲（1）固定于滾軸的傳輸帶（6）上；

（2）點膠機（7）將環氧樹脂（4）緩慢精確的注入鋼絲上的方槽（3）內；

（3）光纖卷（8）將光纖光柵（2）布設于鋼絲的方槽內；

（4）點膠機（9）將光纖外表面注入環氧樹脂；

（5）通過加熱器（10）對刷完兩層膠后的鋼絲進行加熱，提高膠水的固化速度；

（6）將智能鋼絲與其他六根鋼絲（5）繞制形成智能拉索；

基于光纖光柵感知的智能拉索的工作過程：光源發出的光經相位調制器調制后入射到光纖光柵上，當鋼絲的應力和溫度等參量不發生變化時，光纖光柵的波長不會改變。當鋼絲的應力和溫度等參量發生變化時，光電探測器就會檢測到光纖光柵波長發生變化，進而可以測量鋼絲的應力、溫度、形變等參數變化。

本發明的有益效果：本發明提出的基于光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法，采用光纖光柵的傳感技術，具有長距離監控、低能源依賴性、高環境耐受性、抗電磁干擾、抗腐蝕等優點。同時將光纖光柵置于鋼絲的方槽內，使得光纖光柵傳感器靈敏度和準確性得到了很大的提高。

附圖說明

圖1基于光纖光柵感知的智能鋼絲結構示意圖。

圖2基于光纖光柵感知的智能拉索結構示意圖。

圖3基于光纖光柵感知的智能拉索制作方法。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。

實施例一，見圖1、圖2、圖3，一種基于光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法，該智能拉索由智能鋼絲1和其他六根普通鋼絲5構成，智能鋼絲由鋼絲1、光纖光柵2、方槽3、環氧樹脂4構成，其中鋼絲1開方槽3，光纖光柵2置于方槽3內，并用環氧樹脂4固定。

該制作方法包括如下步驟：

（1）將鋼絲1固定于滾軸的傳輸帶6上；

（2）點膠機7將環氧樹脂4緩慢精確的注入鋼絲上的方槽3內；

（3）光纖卷8將光纖光柵2布設于鋼絲的方槽內；

（4）點膠機9將光纖外表面注入環氧樹脂；

（5）通過加熱器10對刷完兩層膠后的鋼絲進行加熱，提高膠水的固化速度；

（6）將智能鋼絲與其他六根鋼絲5繞制形成智能拉索；

基于光纖光柵感知的智能拉索的工作過程：光源發出的光經相位調制器調制后入射到光纖光柵上，當鋼絲的應力和溫度等參量不發生變化時，光纖光柵的波長不會改變。當鋼絲的應力和溫度等參量發生變化時，光電探測器就會檢測到光纖光柵波長發生變化，進而可以確定鋼絲的應力和溫度變化。

本實施例所述的光纖光柵的反射波長1550nm，反射率為30%，方槽的大小為1mm*1mm。

實施例二，見圖1、圖2、圖3，一種基于光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法，該智能拉索由智能鋼絲1和其他六根普通鋼絲5構成，智能鋼絲由鋼絲1、光纖光柵2、方槽3、環氧樹脂4構成，其中鋼絲1開方槽3，光纖光柵2置于方槽3內，并用環氧樹脂4固定。

該制作方法包括如下步驟：

（1）將鋼絲1固定于滾軸的傳輸帶6上；

（2）點膠機7將環氧樹脂4緩慢精確的注入鋼絲上的方槽3內；

（3）光纖卷8將光纖光柵2布設于鋼絲的方槽內；

（4）點膠機9將光纖外表面注入環氧樹脂；

（5）通過加熱器10對刷完兩層膠后的鋼絲進行加熱，提高膠水的固化速度；

（6）將智能鋼絲與其他六根鋼絲5繞制形成智能拉索；

基于光纖光柵感知的智能拉索的工作過程：光源發出的光經相位調制器調制后入射到光纖光柵上，當鋼絲的應力和溫度等參量不發生變化時，光纖光柵的波長不會改變。當鋼絲的應力和溫度等參量發生變化時，光電探測器就會檢測到光纖光柵波長發生變化，進而可以確定鋼絲的應力和溫度變化。

本實施例所述的光纖光柵的反射波長1500nm，反射率為60%，方槽的大小為2mm*2mm。

實施例三，見圖1、圖2、圖3，，一種基于光纖光柵感知的智能拉索及其制備方法，該智能拉索由智能鋼絲1和其他六根普通鋼絲5構成，智能鋼絲由鋼絲1、光纖光柵2、方槽3、環氧樹脂4構成，其中鋼絲1開方槽3，光纖光柵2置于方槽3內，并用環氧樹脂4固定。

該制作方法包括如下步驟：

（1）將鋼絲1固定于滾軸的傳輸帶6上；

（2）點膠機7將環氧樹脂4緩慢精確的注入鋼絲上的方槽3內；

（3）光纖卷8將光纖光柵2布設于鋼絲的方槽內；

（4）點膠機9將光纖外表面注入環氧樹脂；

（5）通過加熱器10對刷完兩層膠后的鋼絲進行加熱，提高膠水的固化速度；

（6）將智能鋼絲與其他六根鋼絲5繞制形成智能拉索；

基于光纖光柵感知的智能拉索的工作過程：光源發出的光經相位調制器調制后入射到光纖光柵上，當鋼絲的應力和溫度等參量不發生變化時，光纖光柵的波長不會改變。當鋼絲的應力和溫度等參量發生變化時，光電探測器就會檢測到光纖光柵波長發生變化，進而可以確定鋼絲的應力和溫度變化。

本實施例所述光纖光柵的反射波長1600nm，反射率為90%，方槽的大小為3mm*3mm。

本發明光纖光柵反射波長可以根據實際適用情形選取，所使用的器件均為市售器件。上述內容僅是對本發明較佳實施例的詳細說明，而本發明的保護范圍并不限于上述內容，本領域的技術人員可以根據本方明的思想，對本發明進行各種變形和修飾，這些應屬于本發明的保護范圍。