CN218511696U - 用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备。包括牵引装置、拉拔装置、驱动装置、拉拔模具、高压气泵、高压气管、注胶罐、光纤缠绕盘、胶水箱、伺服电机、联轴器和平台；所述的平台的一侧设置有驱动装置，所述驱动装置与伺服电机连接，驱动装置上部设有拉拔装置，待拉拔金属管的一端夹持有牵引装置，平台上位于伺服电机的外侧设有拉拔模具，待拉拔金属管穿过拉拔模具，待拉拔金属管的一端套装在注胶罐上，注胶罐的上部安装有高压气泵，高压气泵通过高压气管与注胶罐相通，注胶罐上安装有光纤缠绕盘，光纤缠绕盘上缠绕有光纤。其优点是：所需的结构空间小，检测效果好、使用效率高。

Description

用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备。

背景技术

近些年，随着经济的快速增长，我国投入建设了大量重大土木工程结构，这些结构需要对大型混凝土构件的健康状态进行实时监测，比如桥梁、隧道、核设施等，这些工程结构的使用环境往往比较恶劣、对传感器的要求较高，光纤传感器具有体积小、耐腐蚀、抗电磁干扰、测量精度高等优势，使用光缆封装光纤传感器进行测量是目前常用的测量手段。另一方面，这些工程的设计使用年限较长、测量要求高，所以需要光缆在长期使用中可靠性强，结构不会发生损坏，精度不会下降，应变传递率高，且能够兼容现有载波通信能力。

现有公开的CN1553234和CN101655351两个专利分别将光纤光栅传感器和 F-P传感器封装在金属毛细管中，但是以上封装方法只能适用于短管内的光纤封装，在长毛细管内应用该工艺无法解决光纤受金属管内壁摩擦力难以穿入，且胶黏剂由于液体沿程阻力难以注满内部间隙的问题。因此该方法封装的传感器不能进行连续分布式测量，无法满足大型工程的需求。另外，现有的光缆(如 CN112466547、CN209895813)均采用聚乙烯及纤维材料制成护套，护套和光纤没有产生紧密连接，且护套厚、层数多、聚乙烯弹性模量较低，并且护套之间的剪滞效应和长期蠕变均会导致应变传递率低下。因此，需要研制一种应变传递率高、可靠性强、测量范围广、能兼容现有的载波通讯能力的光电复合缆。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备，具有应变传递率高、可靠性强、测量范围广、能兼容现有的载波通讯能力等优点。

本实用新型的技术方案如下：用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备，包括牵引装置、拉拔装置、驱动装置、拉拔模具、高压气泵、高压气管、注胶罐、光纤缠绕盘、胶水箱、伺服电机、联轴器和平台；所述的平台的一侧设置有驱动装置，所述驱动装置与伺服电机连接，驱动装置上部设有拉拔装置，待拉拔金属管的一端夹持有牵引装置，平台上位于伺服电机的外侧设有拉拔模具，待拉拔金属管穿过拉拔模具，待拉拔金属管的一端套装在注胶罐上，注胶罐的上部安装有高压气泵，高压气泵通过高压气管与注胶罐相通，注胶罐上安装有光纤缠绕盘，光纤缠绕盘上缠绕有光纤。

所述的注胶罐上安装有胶水箱，注胶罐可在平台上沿金属管轴线方向移动。

所述驱动装置为蜗杆传动机构，驱动装置上具有蜗杆。

所述蜗杆通过联轴器与伺服电机连接。

所述驱动装置与拉拔装置之间设置有第一调心装置。

所述拉拔模具设置有第二调心装置。

所述的第一、二调心装置为剪叉结构。

所述拉拔装置上安装有锁紧开关。

所述牵引装置包括夹具和光纤夹紧箍，夹具将待拉拔金属管的一端进行夹持，光纤夹紧箍套装在夹具外侧。

所述拉拔模具包括拉拔外模和拉拔芯模，拉拔外模的中间开有漏斗状通孔，其通孔直径较小的一端面向拉拔装置，待拉拔金属管穿过拉拔模具的拉拔外模，待拉拔金属管内套装有拉拔芯模，拉拔芯模为圆锥状结构中间开有通孔，待拉拔金属管内还套装有光纤，光纤穿过拉拔芯模中间的通孔。

所述待拉拔金属管与注胶罐之间设置有密封圈。

所述注胶罐上安装有光纤导向装置。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过对分布式光纤应变传感器进行封装，利用金属毛细管和封装胶粘剂的强度特性，可以很好的保护敏感光纤；本实用新型所需的结构空间小，并且可以根据工程需要进行千米级封装，检测效果好、使用效率高；本实用新型可以对毛细金属管表面进行滚花、氧化等表面处理，增强了光电复合缆与被测基体的结合力，使光纤和基体之间能够产生协同变形，极大提升了应变传递率；本实用新型提供了一种高物理强度、不受恶劣环境影响的载波通讯通道。

附图说明

图1是本实用新型的所提供的用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备结构示意图；

图2是本实用新型的牵引装置示意图；

图3是本实用新型的拉拔模具示意图；

图4是本实用新型的调心装置示意图。

图中：1牵引装置，2拉拔装置，3第一调心装置，4第二调心装置，5拉拔模具，6高压气管，7注胶罐，8光纤缠绕盘，9光纤导向装置，10高压气泵， 11为胶水箱，12密封圈，13伺服电机，14联轴器，15锁紧开关，16驱动装置，17平台，18蜗杆，19待加工金属管，20光纤，101夹具，102光纤夹紧箍，501 拉拔外模，502拉拔芯模，31调节旋钮，32调节轴，33支撑板，34升降板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1-3所示，用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备，包括牵引装置1、拉拔装置2、第一调心装置3、第二调心装置4、拉拔模具5、高压气泵 10、高压气管6、注胶罐7、光纤缠绕盘8、光纤导向装置9、胶水箱11、密封圈12、伺服电机13、联轴器14、锁紧开关15、驱动装置16和平台17；其中，平台17的一侧设置有驱动装置16，所述驱动装置为蜗杆传动机构，驱动装置 16上具有蜗杆18，蜗杆18通过联轴器14与伺服电机13连接，驱动装置16上部固定安装有拉拔装置2，驱动装置16与拉拔装置2之间设置有第一调心装置 3，拉拔装置2上安装有锁紧开关15，所述的第一调心装置3为剪叉结构(如图 4所示)，待拉拔金属管19的一端夹持有牵引装置1，如图2所示，牵引装置1 包括夹具101和光纤夹紧箍102，夹具101将待拉拔金属管19的一端进行夹持，光纤夹紧箍102套装在夹具101外部，平台17上位于伺服电机13的外侧安装有拉拔模具5，如图3所示，拉拔模具5包括拉拔外模501和拉拔芯模502，拉拔外模501的中间开有漏斗状通孔，其通孔直径较小的一端面向拉拔装置2，待拉拔金属管19穿过拉拔模具5的拉拔外模501，待拉拔金属管19内套装有拉拔芯模502，拉拔芯模502为圆锥状结构中间开有通孔，待拉拔金属管19内还套装有光纤20，光纤20穿过拉拔芯模502中间的通孔，待拉拔金属管19的一端套装在注胶罐7上，待拉拔金属管19与注胶罐7之间设置有密封圈12，注胶罐 7的上部安装有高压气泵10，高压气泵10通过高压气管6与注胶罐7相通，注胶罐7上还安装有光纤缠绕盘8和光纤导向装置9，光纤缠绕盘8上缠绕有光纤 20，注胶罐7上还安装有胶水箱11。

如图4所示，第一调心装置3和第二调心装置4的结构相同，包括调节旋钮31，调节轴32，支撑板33和升降板34，升降板34的上部连接有支撑板33，升降板34的下部一端通过调节轴32连接调节旋钮31，通过调节旋钮31的旋转带动调节轴32的转动从而带动升降板34上下移动。

注胶罐7可以在平台上进行沿待加工金属管轴线方向的移动。所述拉拔装置2使用锁紧装置15开关控制待加工金属管19的夹紧和松开，拉拔过程中打开锁紧开关锁紧待加工金属管19，拉拔结束之后关闭锁紧开关松开待加工金属管19，拉拔装置2返回初始位置。所述驱动装置为蜗杆传动机构，蜗杆的左端固定在平台上，另一端通过联轴器14与伺服电机13相连。所述拉拔芯模具5 中心加工有直径为0.5mm的光纤通孔，使得光纤能穿过拉拔芯模进入待加工金属管19。所述第一调心装置3、第二调心装置4使用剪叉结构(如图4所示)，布置两个调心装置分别位于拉拔装置和拉拔模具下方，可以调节拉拔装置和拉拔模具的高度，使得光纤能保持与待加工金属管19的对中性。所述高压气泵固定在注胶罐的上部分，在拉拔过程中可以随着注胶罐一起移动。

实施例

首先准备一端收口的金属管，使用无水乙醇清洗，去除残余的铁屑和灰尘，将待加工金属管放入到拉拔外模501中，左端露出收口部分。将拉拔芯模502 嵌入管体，收口部分放入拉拔装置2，打开锁紧开关15固定待加工金属管。使待加工金属管右端嵌入注胶罐7和胶水箱11的孔中，使用密封圈12进行密封，并且向密封处加入聚氨酯胶进行二次密封。将光纤缠绕于光纤缠绕盘8上，光纤的伸出端通过光纤引导装置9进入胶水箱11，水平穿过待加工金属管，进入拉拔芯模502的光纤通孔，直到光纤从待加工金属管收口部分中穿出进入光纤牵引装置1中，拧紧光纤夹紧箍102以固定光纤。调节第一调心装置3和第二调心装置4的高度，使光纤保持与待加工金属管的对中性。将封装胶粘剂的两组分彻底混合，观察没有絮状物残余，放入离心机中进行消泡处理，观察胶体澄清透明，然后灌入胶水箱11中，直至胶体液面浸没待加工金属管管口。拧紧注胶罐7的锁紧螺母，使用高压气泵10通过高压气管6给注胶罐7加压，注胶罐7内压强增大推动液体胶不断进入待加工金属管中，同时伺服电机13驱动拉拔装置2左移，待加工金属管向左拉拔的过程中注胶罐7随之移动，拉拔装置2 达到蜗杆左端之后，关闭锁紧开关15松开待加工金属管，伺服电机13再次驱动拉拔装置2回到初始状态，打开锁紧开关15锁紧待加工金属管，重复上述操作，直到待加工金属管拉伸长度满足要求。拉拔完毕之后，持续对注胶罐7加压，观察到封装胶粘剂稳定从待加工金属管左端流出，此时封装胶粘剂完全填充待加工金属管。固定光纤缠绕盘8，调节涨紧轮使光纤承受1.5N的预紧力，保持光纤拉紧32小时后完成固化。对待加工金属管进行表面滚花加工和表面氧化处理。至此，一种用于结构应变监测的一体化光电复合缆制作完成。

Claims (10)

1.用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备，其特征在于：包括牵引装置、拉拔装置、驱动装置、拉拔模具、高压气泵、高压气管、注胶罐、光纤缠绕盘、胶水箱、伺服电机、联轴器和平台；所述的平台的一侧设置有驱动装置，所述驱动装置与伺服电机连接，驱动装置上部设有拉拔装置，待拉拔金属管的一端夹持有牵引装置，平台上位于伺服电机的外侧设有拉拔模具，待拉拔金属管穿过拉拔模具，待拉拔金属管的一端套装在注胶罐上，注胶罐的上部安装有高压气泵，高压气泵通过高压气管与注胶罐相通，注胶罐上安装有光纤缠绕盘，光纤缠绕盘上缠绕有光纤。

2.如权利要求1所述的用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备，其特征在于：所述的注胶罐上安装有胶水箱，注胶罐可在平台上沿金属管轴线方向移动。

3.如权利要求1所述的用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备，其特征在于：所述驱动装置为蜗杆传动机构，驱动装置上具有蜗杆。

4.如权利要求3所述的用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备，其特征在于：所述蜗杆通过联轴器与伺服电机连接。

5.如权利要求1所述的用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备，其特征在于：所述驱动装置与拉拔装置之间设置有第一调心装置。

6.如权利要求1所述的用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备，其特征在于：所述拉拔模具设置有第一调心装置。

7.如权利要求5或6所述的用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备，其特征在于：所述的第一、二调心装置为剪叉结构。

8.如权利要求1所述的用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备，其特征在于：所述拉拔装置上安装有锁紧开关。

9.如权利要求1所述的用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备，其特征在于：所述牵引装置包括夹具和光纤夹紧箍，夹具将待拉拔金属管的一端进行夹持，光纤夹紧箍套装在夹具外侧。

10.如权利要求1所述的用于结构应变监测的一体化光电复合缆制造装备，其特征在于：所述拉拔模具包括拉拔外模和拉拔芯模，拉拔外模的中间开有漏斗状通孔，其通孔直径较小的一端面向拉拔装置，待拉拔金属管穿过拉拔模具的拉拔外模，待拉拔金属管内套装有拉拔芯模，拉拔芯模为圆锥状结构中间开有通孔，待拉拔金属管内还套装有光纤，光纤穿过拉拔芯模中间的通孔。

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