一種具有高溫應變檢測功能的傳感膠帶制造技術

本發明專利技術屬于高溫環境應變檢測領域，具體涉及一種具有高溫應變檢測功能的傳感膠帶。包括利用進口玻璃纖維布和鐵氟龍樹脂形成的膠帶基材，鐵氟龍樹脂中嵌入了聚酰亞胺耐高溫光纖光柵，膠帶的膠層為環氧-聚酰亞胺膠，膠層外覆蓋一層保護膜，過渡區有一個高溫保護套，后端為耐高溫光纜和光纖匹配頭。本發明專利技術利用了耐高溫膠帶與耐高溫光纖光柵相結合的結構，制成一種帶有高溫應變檢測功能的傳感膠帶，通過光纖光柵的相應布局方式，可以實現一維或二維應變檢測功能，這種傳感膠帶使用方便，可以與各種高溫構件表面完全柔性貼合，同時還能用于易燃易爆環境，實現實時檢測、無損檢測、抗電磁干擾、分布式和準分布式測量。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
一種具有高溫應變檢測功能的傳感膠帶
本專利技術屬于高溫環境應變檢測領域，具體涉及一種具有高溫應變檢測功能的傳感膠帶。
技術介紹
現代社會中，很多地方都需要利用應變傳感器去測量材料結構表面應變，從而對材料結構進行實時檢測和監控，預防材料結構安全事故，比如:高溫壓力容器的泄露和爆管事故，這些事故是因為容器壁高溫或疲勞失效導致，其外在效應是容器表面的應變變化，該應變是非線性過程，如果能夠提供高溫壓力容器實時應變監測數據，就可以有效避免泄露和爆管事故的發生。 目前，應變監測通常是利用電阻應變片來實現的，它以制作相對簡單、價格低廉、品種多樣、使用方法簡單、測量性能穩定的優點而被大量應用于工程結構的應變測量中。但是，這種電式傳感器在應變測量領域還存在著明顯的不足之處，例如，在進行易燃易爆場合的結構實時檢測時，此種電類傳感器可能產生電火花從而導致燃爆事故，限制了它在此類場合下的應用；傳統電阻應變片傳感器還易受電磁干擾導致測量結果不精確，且不利于分布式測量的實現；此外，相應電路不耐高溫也限制了電類傳感器的應用。 傳統應變傳感器與被測構件的貼合方式，主要是焊接式和打孔固定式，這兩種貼合方式容易對被測構件造成一定損傷，不僅會影響被測構件的使用壽命，同時也不滿足非平面場合對傳感器柔性安裝的要求。 因此，為了避免上述問題，本專利技術將采用耐高溫膠帶和耐高溫聚酰亞胺光纖光柵相結合的傳感結構，設計一種可以直接和被測高溫構件表面進行粘貼，同時帶有高溫應變檢測功能的傳感膠帶。耐高溫膠帶一般由基材和膠水兩部分組成，其具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨、抗濕和高絕緣的特點，被廣泛用于包裝機、紡織、食品、木材加工、高溫電路等行業；光纖光柵是傳統的應變傳感監測器件，在待測應變作用下，光纖光柵的特征波長會發生變化，通過檢測該波長變化量得到被測應變的大小，聚酰亞胺光纖光柵適用于高溫環境下的應變傳感監測，耐高溫聚酰亞胺光纖光柵具有:(I)抗電磁干擾，測量結果精確；(2)可應用到易燃易爆環境；(3)系統集成度高；(4)便于實現分布式和準分布式監測的優點。 本專利技術利用耐高溫膠帶與耐高溫光纖光柵相結合的結構，制成一種帶有高溫應變檢測功能的傳感膠帶，這種傳感膠帶使用方便，可以與各種高溫構件表面完全柔性貼合，同時還能用于易燃易爆環境，實現實時檢測、無損檢測、抗電磁干擾、分布式和準分布式測量。
技術實現思路
本專利技術目的在于解決傳統應變傳感器易受電磁干擾，不能用于易燃易爆環境的問題，同時避免了傳統應變傳感器與待測構件貼合時，通過焊接和打孔固定方式對被測構件造成損傷的問題。因此，本專利技術將提供一種帶有高溫應變檢測功能的傳感膠帶，該傳感膠帶可以和任意形狀的高溫構件表面完全柔性貼合，不需對被測高溫構件進行焊接或者打孔，使用方便快捷，實現了被測構件無損實時檢測，能夠長期工作在250°C的高溫環境，并且光纖光柵通過相應的排列布局方式可以實現一維或二維應變檢測功能。 為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案: 該膠帶包括進口玻璃纖維布、鐵氟龍樹脂層、聚合物涂層光纖光柵、膠粘層和保護膜，其中進口玻璃纖維布和鐵氟龍樹脂層構成膠帶基材，鐵氟龍樹脂層中設有聚合物涂層光纖光柵，膠粘層涂敷在基材表面，膠粘層表面覆蓋一層保護膜。織物加強型鐵氟龍玻璃纖維膠帶相比純鐵氟龍膠帶具有更大的粘附強度和抗拉強度，同時也具有純鐵氟龍膠帶耐高溫、延伸性好、彈性好、絕緣性好、抗電擊力強和耐化學腐蝕的特點。 進口玻璃纖維編織布的厚度為100 μ m，鐵氟龍樹脂層的厚度為300 μ m，聚合物涂層光纖光柵可耐250°C高溫，光纖光柵的聚酰亞胺涂覆層直徑為155μπι，聚酰亞胺涂覆層光纖光柵與玻璃纖維編織布緊密柔性貼合，同時通過耐高溫光纖光柵的一維或二維布局方式，實現高溫構件表面一維或二維應變檢測功能；光纖光柵和編織布被樹脂層完全覆蓋，樹脂層厚度和平整度由高溫膠帶生產設備控制，最后形成的基材總厚度為400 μ m。 膠粘層采用的是環氧-聚酰亞胺膠，膠粘層厚度為50 μ m，用膠帶涂膠設備將環氧-聚酰亞胺膠涂敷在基材表面。 傳感膠帶可以根據被測構件實際情況，進行適當長寬比例縮放，以節約生產材料和適應被測構件。 為了保證光纖在膠帶界面處不發生斷裂，膠帶尾端光纖一側留有1mmX Imm的矩形膠帶條，將矩形膠帶條纏繞在光纖上，形成一個圓筒狀的膠帶保護層，使界面處的光纖與膠帶連接在一起，加強界面處光纖保護。 膠帶與光纜的過渡區加了一個高溫保護套，保護套左端是扁平狀，可以放入Imm膠帶，右端是直徑略大于光纜的圓形，保護套左端和右端空隙部分用耐高溫硅膠填充，高溫光纜長度約為150-200cm，光纜末端連接一個光纖匹配接頭，便于與其他光纖光路連接。 膠帶的膠粘層經過干燥工藝以后，為了避免外界物質粘附在膠粘層上，影響膠粘層的粘附性，在膠粘層表面覆蓋了一層可揭除保護膜，使用傳感膠帶時，可直接撕除該保護膜。 使用傳感膠帶時，構件表面需先用砂紙、銼刀等工具進行拋光處理，然后用棉球蘸取丙酮或者無水乙醇擦洗拋光位置，直到棉球潔白為止；將傳感膠帶進行適當預拉后準確放在粘貼位置，并用一小片平整薄片按住膠帶1-2分鐘，然后檢查膠帶有無氣泡、堯曲、脫膠等現象，如果影響應變測量則應重貼；為了延長傳感膠帶使用壽命，在粘貼完成之后可在膠帶表面和四周涂上耐高溫硅膠或者噴涂防潮劑，達到防潮、防水的功能。 本專利技術是一種能夠直接粘貼在高溫構件表面，實現高溫構件表面應變實時檢測功能的傳感膠帶，能夠實現被測構件無損柔性檢測，并且通過光纖光柵的不同布局方式可實現一維或二維應變檢測功能。 【附圖說明】 圖1為本專利技術專利中一種具有高溫應變檢測功能的傳感膠帶主視圖。 圖2為本專利技術專利中一種具有高溫應變檢測功能的傳感膠帶左視圖。 圖3為本專利技術專利中一種具有高溫應變檢測功能的傳感膠帶末端膠帶條主視圖。 圖4為本專利技術專利中一種具有高溫應變檢測功能的傳感膠帶末端膠帶條纏繞光纖形成膠帶保護層時的右視圖。 圖5為本專利技術專利中一種具有高溫應變檢測功能的傳感膠帶與光纜過渡區保護套主視圖。 【具體實施方式】 下面將結合附圖1到5與【具體實施方式】對本專利技術作進一步詳細描述: —種具有聞溫應變檢測功能的傳感I父帶右視圖如圖2所不,包括由厚度為10ym的進口玻璃纖維布(I)和厚度為300 μ m的鐵氟龍樹脂(2)(聚四氟乙烯樹脂)構成的膠帶基材，基材總厚度為400 μ m ;鐵氟龍樹脂中包含能長期耐250°C高溫的聚合物涂層光纖光柵(3)，光纖光柵采用的是標準尺寸耐高溫光纖光柵，即包層直徑為125 μ m聚酰亞胺涂敷層為155 μ m。 通過耐高溫光纖光柵的一維或二維布局方式，能實現高溫構件表面一維或二維應變檢測功能；光柵布局完成之后，將鐵氟龍樹脂(聚四氟乙烯樹脂)乳液涂覆在編織布上，使耐高溫光纖光柵和編織布被完全覆蓋，經過干燥工藝乳液態的鐵氟龍樹脂將形成厚度為300 μ m的鐵氟龍樹脂層(2)，樹脂層的精確厚度和平整度由高溫膠帶生產設備控制。 包含傳感單元的基材成型之后，利用膠帶涂膠設備將環氧-聚酰亞胺膠涂敷在基材表面，綜合考慮膠帶生產工藝和膠帶使用性能，涂覆的環氧-聚酰亞胺膠(4)厚度為50 μ m，膠層厚度由膠本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有高溫應變檢測功能的傳感膠帶，其特點在于：該膠帶包括進口玻璃纖維布(1)、鐵氟龍樹脂層(2)、聚合物涂層光纖光柵(3)、膠粘層(4)和保護膜(5)，其中進口玻璃纖維布和鐵氟龍樹脂層構成膠帶基材，鐵氟龍樹脂層中設有聚合物涂層光纖光柵，膠粘層涂敷在基材表面，膠粘層表面覆蓋一層保護膜。

【技術特征摘要】
1.一種具有高溫應變檢測功能的傳感膠帶，其特點在于:該膠帶包括進口玻璃纖維布(I)、鐵氟龍樹脂層(2)、聚合物涂層光纖光柵(3)、膠粘層(4)和保護膜(5)，其中進口玻璃纖維布和鐵氟龍樹脂層構成膠帶基材，鐵氟龍樹脂層中設有聚合物涂層光纖光柵，膠粘層涂敷在基材表面，膠粘層表面覆蓋一層保護膜。2.根據權利要求1所述的一種具有高溫應變檢測功能的傳感膠帶，其特點在于:進口玻璃纖維編織布(I)的厚度為100 μ m，鐵氟龍樹脂層(2)的厚度為300 μ m，聚合物涂層光纖光...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳浩，劉月明，鄒建宇，夏忠誠，高曉良，
申請(專利權)人：中國計量學院，
類型：新型
國別省市：浙江;33