CN106525095A - 基于细芯光纤感知的智能拉索及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于细芯光纤感知的智能拉索及其制备方法，其特征在于：该智能拉索由智能钢丝（1）和其他六根普通钢丝（5）构成，智能钢丝由钢丝（1）、细芯光纤（2）、方槽（3）、环氧树脂（4）构成，其中钢丝（1）开方槽（3），细芯光纤（2）置于方槽（3）内，并用环氧树脂（4）固定。该智能拉索制作包括如下步骤：将钢丝（1）固定于滚轴的传输带（6）上；点胶机（7）将环氧树脂（4）注入方槽（3）内；光纤卷（8）将细芯光纤（2）布设于方槽内；点胶机（9）将光纤外表面注入环氧树脂。该智能拉索采用细芯光纤传感技术能够精确实时测量钢丝的应力、温度、形变等参量变化，具有长距离监控、低能源依赖性、抗电磁干扰等优点。
Description
技术领域
本发明涉及细芯光纤感知的智能拉索及其制备方法，适用于桥梁施工、光纤传感等领域。
背景技术
拉索是缆索支承桥梁的核心构件之一，且全部布置在梁体外部，受外界环境、动静荷载作用等因素影响，容易生锈腐蚀和疲劳损伤，其服役期往往比设计寿命短得多。如何实现拉索服役期间工作状态的实时监测，确保其使用期内的安全，已成为拉索技术发展的关键之一。传统的测量方法主要有压力表测定法、测力环测定法、振动频率法、电阻应变片监测法、磁通量法等。这些测试技术具有长期测试不方便、易受电磁场干扰、耐久性差、测试距离和范围有限等缺点。如压力表测定法适用于施工阶段的索力测量且测量误差较大；测力环测定法是在拉索端部锚具的锚板下安放测力环实现对拉索锚下整体张力的测量，该方法不仅测量位置固定，而且可能会受锚具护筒内的摩擦力或填充物影响，另外受偏载影响较大；振动频率法虽然比较简单,但要得到精确的结果比较困难；虽然磁通量技术具有一定的耐久性优势，但是磁通量传感器存在由于磁性退化、传感器非线性特征等导致需要二次标定的问题，也不完全适于拉索的长期实时健康监测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种细芯光纤感知的智能拉索及其制备方法。
本发明的技术方案：
一种基于细芯光纤感知的智能拉索及其制备方法，其特征在于：该智能拉索由智能钢丝（1）和其他六根普通钢丝（5）构成，智能钢丝由钢丝（1）、细芯光纤（2）、方槽（3）、环氧树脂（4）构成，其中钢丝（1）开方槽（3），细芯光纤（2）置于方槽（3）内，并用环氧树脂（4）固定。
该制作方法包括如下步骤：
（1）将钢丝（1）固定于滚轴的传输带（6）上；
（2）点胶机（7）将环氧树脂（4）缓慢精确的注入钢丝上的方槽（3）内；
（3）光纤卷（8）将细芯光纤（2）布设于钢丝的方槽内；
（4）点胶机（9）将光纤外表面注入环氧树脂；
（5）通过加热器（10）对刷完两层胶后的钢丝进行加热，提高胶水的固化速度；
（6）将智能钢丝与其他六根钢丝（5）绕制形成智能拉索；
基于细芯光纤感知的智能拉索的工作过程：光源发出的光经相位调制器调制后入射到细芯光纤上，当钢丝的应力和温度等参量不发生变化时，细芯光纤的波长不会改变。当钢丝的应力和温度等参量发生变化时，光电探测器就会检测到细芯光纤波长发生变化，进而可以测量钢丝的应力、温度、形变等参数变化。
本发明的有益效果：本发明提出的基于细芯光纤感知的智能拉索及其制备方法，采用细芯光纤的传感技术，具有长距离监控、低能源依赖性、高环境耐受性、抗电磁干扰、抗腐蚀等优点。同时将细芯光纤置于钢丝的方槽内，使得细芯光纤传感器灵敏度和准确性得到了很大的提高。
附图说明
图1基于细芯光纤感知的智能钢丝结构示意图。
图2基于细芯光纤感知的智能拉索结构示意图。
图3基于细芯光纤感知的智能拉索制作方法。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施例一，见图1、图2、图3，一种基于细芯光纤感知的智能拉索及其制备方法，该智能拉索由智能钢丝1和其他六根普通钢丝5构成，智能钢丝由钢丝1、细芯光纤2、方槽3、环氧树脂4构成，其中钢丝1开方槽3，细芯光纤2置于方槽3内，并用环氧树脂4固定。
该制作方法包括如下步骤：
（1）将钢丝1固定于滚轴的传输带6上；
（2）点胶机7将环氧树脂4缓慢精确的注入钢丝上的方槽3内；
（3）光纤卷8将细芯光纤2布设于钢丝的方槽内；
（4）点胶机9将光纤外表面注入环氧树脂；
（5）通过加热器10对刷完两层胶后的钢丝进行加热，提高胶水的固化速度；
（6）将智能钢丝与其他六根钢丝5绕制形成智能拉索；
基于细芯光纤感知的智能拉索的工作过程：光源发出的光经相位调制器调制后入射到细芯光纤上，当钢丝的应力和温度等参量不发生变化时，细芯光纤的波长不会改变。当钢丝的应力和温度等参量发生变化时，光电探测器就会检测到细芯光纤波长发生变化，进而可以确定钢丝的应力和温度变化。
本实施例所述细芯光纤长度为1cm,细芯光纤芯径为3μm，包层直径125μm，方槽的大小为1mm*1mm。
实施例二，见图1、图2、图3，一种基于细芯光纤感知的智能拉索及其制备方法，该智能拉索由智能钢丝1和其他六根普通钢丝5构成，智能钢丝由钢丝1、细芯光纤2、方槽3、环氧树脂4构成，其中钢丝1开方槽3，细芯光纤2置于方槽3内，并用环氧树脂4固定。
该制作方法包括如下步骤：
（1）将钢丝1固定于滚轴的传输带6上；
（2）点胶机7将环氧树脂4缓慢精确的注入钢丝上的方槽3内；
（3）光纤卷8将细芯光纤2布设于钢丝的方槽内；
（4）点胶机9将光纤外表面注入环氧树脂；
（5）通过加热器10对刷完两层胶后的钢丝进行加热，提高胶水的固化速度；
（6）将智能钢丝与其他六根钢丝5绕制形成智能拉索；
基于细芯光纤感知的智能拉索的工作过程：光源发出的光经相位调制器调制后入射到细芯光纤上，当钢丝的应力和温度等参量不发生变化时，细芯光纤的波长不会改变。当钢丝的应力和温度等参量发生变化时，光电探测器就会检测到细芯光纤波长发生变化，进而可以确定钢丝的应力和温度变化。
本实施例所述细芯光纤长度为3cm,细芯光纤芯径为4μm，包层直径125μm，方槽的大小为2mm*2mm。
实施例三，见图1、图2、图3，一种基于细芯光纤感知的智能拉索及其制备方法，该智能拉索由智能钢丝1和其他六根普通钢丝5构成，智能钢丝由钢丝1、细芯光纤2、方槽3、环氧树脂4构成，其中钢丝1开方槽3，细芯光纤2置于方槽3内，并用环氧树脂4固定。
该制作方法包括如下步骤：
（1）将钢丝1固定于滚轴的传输带6上；
（2）点胶机7将环氧树脂4缓慢精确的注入钢丝上的方槽3内；
（3）光纤卷8将细芯光纤2布设于钢丝的方槽内；
（4）点胶机9将光纤外表面注入环氧树脂；
（5）通过加热器10对刷完两层胶后的钢丝进行加热，提高胶水的固化速度；
（6）将智能钢丝与其他六根钢丝5绕制形成智能拉索；
基于细芯光纤感知的智能拉索的工作过程：光源发出的光经相位调制器调制后入射到细芯光纤上，当钢丝的应力和温度等参量不发生变化时，细芯光纤的波长不会改变。当钢丝的应力和温度等参量发生变化时，光电探测器就会检测到细芯光纤波长发生变化，进而可以确定钢丝的应力和温度变化。
本实施例所述细芯光纤长度为5cm,细芯光纤芯径为5μm，包层直径125μm，方槽的大小为3mm*3mm。
本发明细芯光纤反射波长可以根据实际适用情形选取，所使用的器件均为市售器件。上述内容仅是对本发明较佳实施例的详细说明，而本发明的保护范围并不限于上述内容，本领域的技术人员可以根据本方明的思想，对本发明进行各种变形和修饰，这些应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于细芯光纤感知的智能拉索及其制备方法，其特征在于：该智能拉索由智能钢丝（1）和其他六根普通钢丝（5）构成，智能钢丝由钢丝（1）、细芯光纤（2）、方槽（3）、环氧树脂（4）构成，其中钢丝（1）开方槽（3），细芯光纤（2）置于方槽（3）内，并用环氧树脂（4）固定。
2.根据权力要求1所述的基于细芯光纤感知的智能拉索其制备方法，其特征在于：该制作方法包括如下步骤：
（1）将钢丝（1）固定于滚轴的传输带（6）上；
（2）点胶机（7）将环氧树脂（4）缓慢精确的注入钢丝上的方槽（3）内；
（3）光纤卷（8）将细芯光纤（2）布设于钢丝的方槽内；
（4）点胶机（9）将光纤外表面注入环氧树脂；
（5）通过加热器（10）对刷完两层胶后的钢丝进行加热，提高胶水的固化速度；
（6）将智能钢丝与其他六根钢丝（5）绕制形成智能拉索。
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