專利名稱：基于光纖傳感的分布式高精度自監(jiān)測frp筋/索的規(guī)模化生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種基于光纖傳感的分布式高精度自監(jiān)測FRP筋/索的規(guī)?；a(chǎn)工藝，屬于 智能結(jié)構(gòu)材料及傳感監(jiān)測的技術(shù)領(lǐng)域。
(二) 背景技術(shù)連續(xù)纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)具有強(qiáng)度高、密度小、 耐久性好等優(yōu)點，因此，認(rèn)為是可以在土木工程結(jié)構(gòu)中代替鋼材的優(yōu)良選擇。目前用于實 際工程的纖維主要碳纖維、玻璃纖維、紡輪纖維和玄武巖纖維，纖維與聚合物可以復(fù)合成 筋/索材、板材以及其他各種形式的型材。其中，F(xiàn)RP筋受到了研究者的廣泛關(guān)注。國內(nèi)， 東南大學(xué)、福州大學(xué)等一些科研單位對FRP筋/索的基本力學(xué)性能及其增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的性能展 開了比較系統(tǒng)的研究。然而，F(xiàn)RP材料是一種各向異性材料，而且完全線彈性，故FRP筋 /索存在抗剪能力差、脆性破壞等缺陷。對FRP筋/索實現(xiàn)全壽命周期的準(zhǔn)確監(jiān)測，可以積 極促進(jìn)這種高技術(shù)材料在實際工程中的廣泛應(yīng)用。
分布式光纖傳感技術(shù)因其測試的分布性、網(wǎng)絡(luò)性、穩(wěn)定性等優(yōu)點，近年來被不斷應(yīng)用 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。目前國際上分布式光纖傳感技術(shù)依據(jù)其測試原理的差異主要分為強(qiáng)度型(如 微彎型光纖)、干涉性(如SOFO系統(tǒng))和散射型(如基于布里淵散射的測試系統(tǒng))等。其 中基于布里淵散射機(jī)理的BOTDR (Brillouin Optical Time Domain Reflectry)、 BOTDA (Brillouin Optical Time Domain Analysis)等傳感技術(shù)由于其在溫度、應(yīng)變的測試精度高、 信息全面以及測試距離長等方面的巨大優(yōu)勢，受到了各國研究者的青睞。自1989年 Horiguchi等人提出首次分別提出了利用布里淵光的頻移特性作為分布式應(yīng)變和溫度傳感 以來，經(jīng)過近二十年的發(fā)展，測試的空間分辨率達(dá)到lOcm，應(yīng)變測試精度士6網(wǎng)，溫度測 試精度1°C。
將分布式傳感光纖復(fù)合進(jìn)FRP筋/索，形成一種智能結(jié)構(gòu)材料，即自監(jiān)測FRP筋/索。 這樣不僅使脆弱的光纖在實際使用時得到很好的保護(hù)，同時能夠?qū)RP筋/索進(jìn)行有效的 實時監(jiān)測，提高這種高強(qiáng)度、高耐久性的線彈性材料在工程應(yīng)用時的安全性能。日本茨城 大學(xué)吳智深等提出利用纖維封裝光纖傳感器，提高傳感器在結(jié)構(gòu)上布設(shè)時的耐久性和存活 率；國內(nèi)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)歐進(jìn)萍等首次將光纖光柵埋入FRP筋中，改善了光纖光柵在混
4凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部監(jiān)測的環(huán)境。
但在實際生產(chǎn)、應(yīng)用中主要存在這樣一些問題(1)光纖比較脆弱，在FRP筋/索的 拉擠成型工藝中存活率很低，嚴(yán)重影響連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)；(2)在FRP材料普通復(fù)合工藝 (即熱固性復(fù)合)中光纖傳感器接口 (即一段用于連接其他光纖傳感器的自由光纖)引出 比較困難；(3)傳光元件(即纖芯和包層)與外圍樹脂涂層之間存在滑移以及在空間分解 能(即最小測量距離)內(nèi)的光纖應(yīng)變不均勻等因素降低了分布式傳感測試時的精度。
針對上述問題，哈爾濱工業(yè)大學(xué)周智等對裸光纖(普通商業(yè)光纖)埋設(shè)進(jìn)熱固性FRP 筋的探頭引出進(jìn)行了探討和研究，即對光纖進(jìn)行刷油隔膠，然后剝離固化的FRP筋使得光 纖傳感器接口引出；日本茨城大學(xué)吳智深、張浩等通過理論和實驗研究提出光纖無滑移化和 長標(biāo)距化(即光纖定點布設(shè))可以提高分布式傳感光纖的測試精度。
然而目前各種研究中總是涉及到非常麻煩的人工處理，這不僅降低工業(yè)化水平，提高 生產(chǎn)成本，而且會影響產(chǎn)品的成品率和性能的穩(wěn)定性。而且，使用光纖一般都是普通商業(yè)通 訊光纖，會降低產(chǎn)品的實際傳感測試精度。
本發(fā)明是建立在各個環(huán)節(jié)完全機(jī)械化、可自動控制化的基礎(chǔ)上，真正意義實現(xiàn)基于分 布式光纖傳感技術(shù)的高精度自監(jiān)測FRP筋/索的規(guī)?；a(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種在很 少量改動現(xiàn)有FRP筋/索和光纖的生產(chǎn)設(shè)備及工藝的前提下，適合于基于分布式光纖傳感 技術(shù)的高精度自監(jiān)測FRP筋/索的大規(guī)模生產(chǎn)的制造工藝。
技術(shù)方案本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種基于光纖傳感的分布式 高精度自監(jiān)測FRP筋/索的規(guī)模化生產(chǎn)工藝，包括以下步驟
第一步、在高精度光纖傳感器周圍無粘結(jié)編織/纏繞增強(qiáng)纖維形成高精度光纖傳感器 的封裝制品，也即光纖-纖維的干式復(fù)合增強(qiáng)光纖；
第二步、制備高精度自監(jiān)測FRP筋/索將纖維和高精度光纖傳感器的封裝制品分別 通過紗軸和光纖軸進(jìn)行放線，其中纖維導(dǎo)入浸膠槽充分浸漬樹脂，而高精度光纖傳感器制 品通過淋膠孔在空中淋膠，然后直接經(jīng)由集束架的中心孔與浸透樹脂且被集束架集束定位 后的纖維一起擠入中心管，在管中擠壓初步成型，初步成型的自監(jiān)測FRP筋/索用纏絲機(jī) 進(jìn)一步刻螺紋并擠膠成型，之后進(jìn)入預(yù)熱管對FRP筋/索預(yù)熱，去除部分多余樹脂；通過
隔熱層纏裹器對要求樹脂不固化的區(qū)段纏、裹或包隔熱材料，而樹脂固化的區(qū)段就令其直
接進(jìn)入固化管固化成型；最后成品筋/索被夾具和夾具牽拉出生產(chǎn)線，在不固化段的中間位置用切割機(jī)切割成單件產(chǎn)品。
所述的高精度光纖傳感器是無滑移光纖或長標(biāo)距光纖。
所述的無滑移光纖的制備方法為在光纖傳光元件的纖芯和包層外圍直接涂敷一層剛 度和厚度相對較大的樹脂涂層，其中樹脂涂層為普通商業(yè)單模通信光纖中的樹脂涂層4或 纖維浸潤劑。
所述的長標(biāo)距光纖的制備方法為在無滑移光纖表面隔段涂覆一層隔膠層，或先在其 外圍無粘結(jié)編織/纏繞增強(qiáng)纖維，再隔段涂覆隔膠層，其中標(biāo)距長度(即隔膠層的每段長
度)不小于25cm，錨固段長度(即沒有涂覆隔膠層的每個區(qū)段長度)為2 3cm，隔膠層 為PVC涂層、高溫油膜或高溫油膏。
利用張力器和高穩(wěn)定性的連續(xù)牽引系統(tǒng)控制光纖傳感器與纖維的復(fù)合狀態(tài)，保證光纖 沿自監(jiān)測FRP筋/索的通長范圍內(nèi)準(zhǔn)確、均勻復(fù)合；通過中心管的內(nèi)徑控制自監(jiān)測FRP筋 /索的直徑，而利用纏絲機(jī)纏絲的力度和速度可以控制螺紋的螺深和螺距；在加熱段的中 間區(qū)域，利用隔熱層纏裹器給FRP筋/索纏、裹或包隔熱材料，使該區(qū)段的樹脂不固化； 通過電路開閉控制系統(tǒng)將隔熱層纏裹器與牽引動力系統(tǒng)串聯(lián)在一起，以牽引行程來控制自 監(jiān)測FRP筋/索的固化段與不固化段的位置、長度；生產(chǎn)使用的樹脂為改性的中、低溫?zé)?固性樹脂；建立溫度與牽引速度對樹脂固化的耦合模型，通過微機(jī)控制器將實際的溫度與 牽引速度輸入預(yù)設(shè)模式計算，判斷筋/索中的樹脂固化情況，并作出是否調(diào)整的指令。
本發(fā)明的有益效果
'1、通過對光纖傳感器外圍無粘結(jié)纏繞、編織纖維增強(qiáng)了光纖的抗剪、抗拉的能力， 大大提高了其在自監(jiān)測FRP筋/索生產(chǎn)過程中的存活率，即減少了產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)的廢品 率，降低了成本，提高了市場競爭力。
2、 固化長度可控制的FRP筋/索生產(chǎn)工藝不僅方便了傳感器的接口引出，還保證制 品的傳感、力學(xué)等各方面的優(yōu)良性能，并且整個過程中幾乎不涉及到手工勞動，大大提升 制品的工業(yè)化程度，為大規(guī)模的工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
3、 相比于其他智能結(jié)構(gòu)材料來說，本發(fā)明生產(chǎn)的制品具有分布式的傳感、高穩(wěn)定的 監(jiān)測以及高強(qiáng)的力學(xué)性能，因此其性價比非常高。本發(fā)明中還進(jìn)一步提高了傳感器的測量 精度，使得本發(fā)明所生產(chǎn)的自監(jiān)測FRP筋/索能夠適應(yīng)各種實際使用要求。因此，市場前 景廣闊。
4、 本發(fā)明所生產(chǎn)的高精度FRP筋/索適應(yīng)目前國家大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運營的需求, 尤其能夠解決各種惡劣環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)的長期監(jiān)測的難題，具有很高的社會效益。(四)


圖1是普通商業(yè)單模光纖的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明無滑移光纖制備的示意圖。 圖3是光纖長標(biāo)距測試原理的示意圖。
圖4是本發(fā)明長標(biāo)距光纖制備(方法一)的示意圖。其中4a是無滑移光纖外圍涂敷隔膠 層的示意圖，4b是長標(biāo)距光纖制品橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明長標(biāo)距光纖制備(方法二)之光纖-纖維干式復(fù)合的示意圖。其中5a是光
纖外圍編織/纏繞纖維的示意圖，5b是光纖-纖維干式復(fù)合制品橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明長標(biāo)距光纖制備(方法二)之通長涂敷隔膠層的示意圖。其中，6a是在纖維
線管外通長涂敷隔膠層的示意圖，6b是通長涂敷隔膠層的制品的橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本發(fā)明長標(biāo)距光纖制備(方法二)之隔段涂敷隔膠層的示意圖。其中，7a是在纖維
線管外隔段涂敷隔膠層的示意圖，7b是長標(biāo)距光纖制品的橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本發(fā)明光纖-纖維干式復(fù)合的示意圖。其中8a是光纖外圍編織/纏繞纖維的示意圖，
8b是光纖-纖維干式復(fù)合制品橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是本發(fā)明高精度自監(jiān)測FRP筋/索的工業(yè)化生產(chǎn)的示意圖。
圖10是本發(fā)明高精度自監(jiān)測FRP筋/索的示意圖。其中10a是成品筋/索及自由段光纖 接口的結(jié)構(gòu)示意圖，10b是成品筋/索的橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
(五)
具體實施例方式
結(jié)合圖例，對本發(fā)明的具體實施過程進(jìn)行更詳細(xì)的描述
本發(fā)明技術(shù)方案主要包括以下三部分的內(nèi)容(1)高精度光纖傳感器的工業(yè)化制備； (2)光纖-纖維的干式復(fù)合增強(qiáng)光纖傳感器；(3)固化長度可控的自監(jiān)測FRP筋/索的拉 擠成型工藝。
(1)、高精度光纖傳感器的工業(yè)化制備
目前可用于大規(guī)模監(jiān)測的商業(yè)光纖一般為通信光纖，由于用途的不一致導(dǎo)致光纖結(jié)構(gòu) 設(shè)計的方法不同，而這種差異使得在作傳感測量用時精度會下降。同時，現(xiàn)有的分布式光 纖傳感技術(shù)存在著空間分解能，要求在空間分解能內(nèi)光纖應(yīng)變均勻，否則很難準(zhǔn)確反映真 實情況。針對上述問題，提出了無滑移光纖和長標(biāo)距光纖兩種可提高光纖測試精度的上產(chǎn) 制造方法。
1)無滑移光纖
結(jié)合附圖2，在纖芯1和包層2外面直接涂覆一層樹脂涂層5，要求其剛度相對較大，且與包層2緊密粘結(jié)。這樣， 一方面保護(hù)內(nèi)部的傳光元件(即纖芯1和包層2)，另一方面 保證樹脂涂層5與傳光元件之間變形有效傳遞。根據(jù)這樣的要求，目前樹脂涂層5可采用 樹脂涂層4、復(fù)合材料工業(yè)中纖維經(jīng)常使用的浸潤劑(其主要成分有偶聯(lián)劑、粘結(jié)劑、成 膜劑等)或其他類似產(chǎn)品，這樣還可以增強(qiáng)光纖與纖維復(fù)合時的界面。 2)長標(biāo)距光纖
方法一結(jié)合附圖4，將上述無滑移光纖9經(jīng)過涂覆機(jī)10間斷涂覆一層隔膠層11 (長
度不小于25cm)，其中隔膠層11可以是高溫油膜、高溫油膏等，間斷距離為光纖錨固段 12的長度(一般為2 3cm)。
方法二第一步，結(jié)合附圖5，將增強(qiáng)纖維13和無滑移光纖9 一起通過纖維編織機(jī) 14，使纖維13圍繞無滑移光纖9形成一層纖維線管15，從而保證無滑移光纖9在中間， 增強(qiáng)纖維13可以是碳纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維等各類纖維；第二步，把第一步的制 品經(jīng)過涂覆機(jī)IO涂覆一層隔膠層11 (結(jié)合附圖6)，再隔段(隔段長度即為一個標(biāo)距長度) 去皮，而去皮長度為光纖錨固段12的長度，或者將第一步的制品經(jīng)過涂覆機(jī)10直接間斷 涂覆一層隔膠層ll (結(jié)合附圖7)。
經(jīng)過方法一和方法二處理之后，隔膠層11里的無滑移光纖9在以后制造智能筋時不 與外面的纖維粘結(jié)在一起，保證了無滑移光纖9在該段里可以自由伸縮，即在伸縮時該段 光纖的應(yīng)變是均勻的。
(2) 、光纖-纖維的干式復(fù)合增強(qiáng)光纖傳感器
為了使脆弱的光纖傳感器適應(yīng)FRP筋/索的機(jī)械化生產(chǎn)工藝，需要對其進(jìn)行增強(qiáng)保護(hù)， 本發(fā)明采取了在光纖傳感器外圍無粘結(jié)編織/纏繞纖維，也即將光纖傳感器和纖維進(jìn)行干 式復(fù)合。依據(jù)不同的使用要求，纖維種類、編織方式、增強(qiáng)量、光纖類型和數(shù)量等都可以 進(jìn)行合理設(shè)計。
結(jié)合附圖8，本類型釆用將增強(qiáng)纖維13圍繞高精度光纖傳感器16經(jīng)過纖維編織機(jī)14 編成纖維線管15，從而保證高精度光纖傳感器16在纖維線管15的中心位置。其中，高精 度光纖傳感器16可以是本發(fā)明中所述的無滑移光纖或長標(biāo)距光纖，增強(qiáng)纖維13的極限延 伸率要求與自監(jiān)測智能FRP筋/索所用纖維的差不多或者比較大，且樹脂的浸透性要好。
(3) 、固化長度可控的自監(jiān)測FRP筋/索的拉擠成型工藝 特制型自監(jiān)測FRP筋/索的使用長度是預(yù)先定好的，針對這一特征，將現(xiàn)有的FRP筋
/索固化成型工藝適當(dāng)改造成適應(yīng)特制型自監(jiān)測智能FRP筋/索生產(chǎn)的工藝。目前常用的帶 螺紋FRP筋/索的生產(chǎn)主要經(jīng)過以下幾個工藝?yán)w維粗紗浸膠一集束擠膠成型一纏絲刻螺紋一加熱固化成型。本發(fā)明在原有工藝的基礎(chǔ)上，加入了固化長度控制這一關(guān)鍵流程。具 體生產(chǎn)流程結(jié)合附圖9加以詳細(xì)說明。
纖維17和高精度光纖傳感器的封裝制品18 (即為發(fā)明中上述的纖維線管15無粘結(jié)包 覆高精度光纖傳感器16，具體結(jié)合附圖8)分別通過紗軸19和光纖軸20進(jìn)行放線，其中 纖維17導(dǎo)入浸膠槽21充分浸膠(樹脂為熱固性中、低溫樹脂)，而高精度光纖傳感器的 封裝制品18為了避免彎折損傷而通過淋膠孔22在空中淋膠，然后直接經(jīng)由集束架23的 中心孔與浸透樹脂且被集束架23集束定位后的纖維17 —起擠入中心管25，在管中擠壓初 步成型。初步成型的自監(jiān)測FRP筋/索需要用纏絲機(jī)26進(jìn)一步刻螺紋并擠膠成型，之后進(jìn) 入預(yù)熱管27對FRP筋/索預(yù)熱，去除部分多余樹脂，并且纖維和樹脂有了一定溫度。通過 隔熱層纏裹器28對要求樹脂不固化的區(qū)段纏/裹/包隔熱材料，而樹脂固化的區(qū)段就令其 直接進(jìn)入固化管29固化成型。成品筋/索30被夾具31和夾具33牽拉出生產(chǎn)線，在不固 化段的中間位置用切割機(jī)34切割成單件產(chǎn)品，然后擱置在支架35或直接將其盤成一定直 徑的筋/索盤。
成品筋/索30構(gòu)造見附圖10，其中高精度光纖傳感器的封裝制品18在熱固性FRP40 的中間，成品筋/索30的表面均勻布滿螺紋39。 該生產(chǎn)流程有幾個關(guān)鍵控制工藝
1、 光纖復(fù)合狀態(tài)控制。為了提高光纖測試精度，要求纖維17和高精度光纖傳感器的 封裝制品18能夠均勻準(zhǔn)確復(fù)合。為了達(dá)到這樣的目的， 一方面，可以在集束架23上安裝 張力控制器24，保證纖維17和高精度光纖傳感器的封裝制品18進(jìn)入中心管25的初始張 力相同；另一方面，利用高穩(wěn)定性的連續(xù)牽引系統(tǒng)(如連續(xù)液壓牽引系統(tǒng)，包括夾具31、 夾具33和牽引動力系統(tǒng)32)，保證沿FRP筋/索的通長范圍內(nèi)高精度光纖傳感器的封裝制 品(8與纖維17的復(fù)合狀態(tài)一致。
2、 自監(jiān)測FRP筋/索的外形控制。依據(jù)用途不同，產(chǎn)品的尺寸和外表狀態(tài)是要求不一 的。本工藝中，通過中心管25的內(nèi)徑可以控制自監(jiān)測FRP筋/索的直徑，而纏絲機(jī)26纏 絲的力度和速度可以控制螺紋的螺深和螺距。
3、 自監(jiān)測FRP筋/索的長度控制。實際結(jié)構(gòu)尺寸的多樣化要求FRP筋/索的長度各式 各樣，精確控制樹脂固化段與不固化段的長度是自監(jiān)測FRP筋/索的整個生產(chǎn)流程中的關(guān) 鍵。本發(fā)明是把電路開閉控制系統(tǒng)37將隔熱層纏裹器28與牽引動力系統(tǒng)32串聯(lián)在一起， 當(dāng)夾具33的行程達(dá)到設(shè)定長度時，即可打開或關(guān)閉隔熱層纏裹器28，從而對樹脂固化段 與不固化段的長度實施精確控制，精度要求在士5cm以內(nèi)。如果牽引的單行程不夠要求長度，可將自監(jiān)測FRP筋/索放置在支架35上面或盤起來。
4、溫度與牽引速度的耦合控制。本發(fā)明中，問題的關(guān)鍵是一段區(qū)域的樹脂固化而相 鄰另一段區(qū)域的樹脂不固化，也即不固化段的溫度要求低于樹脂固化溫度，固化段的溫度 必須高于樹脂固化溫度。不固化段的隔熱材料只是暫時隔熱，但如果長時間對其加熱，熱 量還是能大量傳遞到自監(jiān)測FRP筋/索，導(dǎo)致樹脂固化。然而固化段必須充分加熱，且不 能過分加熱，不然會影響自監(jiān)測FRP筋/索的質(zhì)量和表觀。在整個工藝中，樹脂的類型、 加熱的溫度以及牽引速度是控制因素。綜合了各方面的優(yōu)缺點，本發(fā)明中采用了改性的中、 低溫固化樹脂。溫度與牽引速度對于樹脂固化是耦合的，通過預(yù)先的試驗參數(shù)可以計算"溫 度-牽引速度"樹脂固化包絡(luò)圖。在生產(chǎn)過程中，微機(jī)控制器36通過探頭將實際的溫度與 牽引速度輸入預(yù)設(shè)模式計算，判斷自監(jiān)測FRP筋/索中的樹脂固化情況，并作出是否調(diào)整 的指令。
權(quán)利要求
1、一種基于光纖傳感的分布式高精度自監(jiān)測FRP筋/索的規(guī)模化生產(chǎn)工藝，其特征是包括以下步驟第一步、在高精度光纖傳感器(16)周圍無粘結(jié)編織/纏繞增強(qiáng)纖維(13)形成高精度光纖傳感器的封裝制品(18)，也即光纖-纖維的干式復(fù)合增強(qiáng)光纖；第二步、制備高精度自監(jiān)測FRP筋/索將纖維(17)和高精度光纖傳感器的封裝制品(18)分別通過紗軸(19)和光纖軸(20)進(jìn)行放線，其中纖維(17)導(dǎo)入浸膠槽(21)充分浸漬樹脂，而高精度光纖傳感器制品(18)通過淋膠孔(22)在空中淋膠，然后直接經(jīng)由集束架(23)的中心孔與浸透樹脂且被集束架(23)集束定位后的纖維(17)一起擠入中心管(25)，在管中擠壓初步成型，初步成型的自監(jiān)測FRP筋/索用纏絲機(jī)(26)進(jìn)一步刻螺紋并擠膠成型，之后進(jìn)入預(yù)熱管(27)對FRP筋/索預(yù)熱，去除部分多余樹脂；通過隔熱層纏裹器(28)對要求樹脂不固化的區(qū)段纏、裹或包隔熱材料，而樹脂固化的區(qū)段就令其直接進(jìn)入固化管(29)固化成型；最后成品筋/索(30)被夾具(31)和夾具(33)牽拉出生產(chǎn)線，在不固化段的中間位置用切割機(jī)(34)切割成單件產(chǎn)品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感的分布式高精度自監(jiān)測FRP筋/索的規(guī)?；a(chǎn)工藝，其特征是所述的高精度光纖傳感器(16)是無滑移光纖或長標(biāo)距光纖。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光纖傳感的分布式高精度自監(jiān)測FRP筋/索的規(guī)?；a(chǎn)工藝，其特征是所述的無滑移光纖的制備方法為在光纖傳光元件的纖芯(1)和包層(2)外圍直接涂敷一層剛度和厚度相對較大的樹脂涂層(5)，其中樹脂涂層(5)為普通商業(yè)單模通信光纖中的樹脂涂層(4)或纖維浸潤劑。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光纖傳感的分布式高精度自監(jiān)測FRP筋/索的規(guī)?；a(chǎn)工藝，其特征是所述的長標(biāo)距光纖的制備方法為在無滑移光纖(9)表面隔段涂覆一層隔膠層(ll)，或先在其外圍無粘結(jié)編織/纏繞增強(qiáng)纖維(13)，再隔段涂覆隔膠層(ll)，其中標(biāo)距長度即隔膠層(ll)的每段長度不小于25cm，錨固段長度即沒有涂覆隔膠層(ll)的每個區(qū)段長度為2~3cm，隔膠層(11)為PVC涂層、高溫油膜或高溫油膏。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感的分布式高精度自監(jiān)測FRP筋/索的規(guī)?；a(chǎn)工藝，其特征是利用張力器(24)和高穩(wěn)定性的連續(xù)牽引系統(tǒng)控制光纖傳感器與纖維的復(fù)合狀態(tài)，保證光纖沿自監(jiān)測FRP筋/索的通長范圍內(nèi)準(zhǔn)確、均勻復(fù)合；通過中心管(25)的內(nèi)徑控制自監(jiān)測FRP筋/索的直徑，而利用纏絲機(jī)(26)纏絲的力度和速度可以控制螺紋的螺深和螺距；在加熱段的中間區(qū)域，利用隔熱層纏裹器(28)給FRP筋/索纏、裹或 包隔熱材料，使該區(qū)段的樹脂不固化；通過電路開閉控制系統(tǒng)(37)將隔熱層纏裹器(28) 與牽引動力系統(tǒng)(32)串聯(lián)在一起，以牽引行程來控制自監(jiān)測FRP筋/索的固化段與不固 化段的位置、長度；生產(chǎn)使用的樹脂為改性的中、低溫?zé)峁绦詷渲?；建立溫度與牽引速度 對樹脂固化的耦合模型，通過微機(jī)控制器(36)將實際的溫度與牽引速度輸入預(yù)設(shè)模式計 算，判斷筋/索中的樹脂固化情況，并作出是否調(diào)整的指令。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種基于光纖傳感技術(shù)的分布式高精度自監(jiān)測FRP筋/索的規(guī)?；a(chǎn)工藝。該工藝主要包括兩道工序(1)高精度光纖傳感器的制備和封裝，即采用無滑移和長標(biāo)距的處理技術(shù)來改善現(xiàn)有普通單模通信光纖的傳感精度，并在其外圍無粘結(jié)編織/纏繞纖維使其加固增強(qiáng)從而適應(yīng)FRP筋/索的機(jī)械化生產(chǎn)；(2)固化長度(即單根FRP筋/索的長度)可控的自監(jiān)測FRP筋/索的拉擠成型工藝，即將高精度光纖傳感器的封裝制品導(dǎo)入改造后的FRP筋/索規(guī)?；a(chǎn)流程，該工藝能夠保證筋/索的使用長度范圍內(nèi)樹脂完全固化，而端頭區(qū)域的樹脂不固化以供光纖接口引出，主要包括光纖復(fù)合狀態(tài)控制、筋/索的外形和長度控制、溫度與牽引速度的耦合控制等關(guān)鍵工藝。
文檔編號B29D99/00GK101598676SQ200910026540
公開日2009年12月9日 申請日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者剛 吳, 吳智深, 唐永圣, 楊才千 申請人:東南大學(xué);浙江石金玄武巖纖維有限公司;北京特希達(dá)技術(shù)研發(fā)有限公司