【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光纖傳感器，具體涉及制備光纖光柵應(yīng)變片的模具和方法。
技術(shù)介紹
1、光纖光柵傳感器是一種基于光纖內(nèi)部周期性結(jié)構(gòu)的傳感器，相對(duì)于傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變計(jì)、應(yīng)變片等傳感器，光纖光柵傳感器具有響應(yīng)快，體積小、重量輕、抗干擾性強(qiáng)、易于遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)的領(lǐng)域。目前在實(shí)際工程應(yīng)用中，光纖光柵傳感器大多采用表貼式的粘貼方式，其基本工作原理是:被測(cè)物體產(chǎn)生的應(yīng)變通過(guò)光柵外部的膠水傳遞給光柵，引起光柵中心波長(zhǎng)的變化，進(jìn)而得到被測(cè)物體表面產(chǎn)生的應(yīng)變。
2、cn?114739431?a公開了一種光纖傳感器無(wú)膠封裝方法和光纖傳感器，然而在實(shí)際操作的過(guò)程中，滴入的聚酰亞胺的量不好控制，會(huì)影響光柵應(yīng)變片的應(yīng)變傳遞系數(shù)，且由于滴入量的不確定引起的應(yīng)變傳遞系數(shù)的不同，導(dǎo)致無(wú)法批量化，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)；由于聚酰亞胺自然的彎曲，可能不能很好的貼合在基底材料上面，進(jìn)而影響應(yīng)變傳遞系數(shù)；采用滴入聚酰氨酸溶液的方法，溶液中存在氣泡或者孔隙，在固化形成聚酰亞胺薄膜之后，影響應(yīng)變的線性傳遞和應(yīng)變傳遞系數(shù)；基底材料和光纖之間的厚度這一變量無(wú)法準(zhǔn)確控制，導(dǎo)致傳感器不能批量重復(fù)制作。
3、cn?116972767?a公開了一種光纖光柵應(yīng)變片及其制作方法，采用的是環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料作為基底材料和光纖一同封裝制備的方式。在實(shí)際的工程測(cè)試中，環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料作為基底材料，不具備一定的柔韌性，因此在一些有略微弧度的被測(cè)物表面無(wú)法較好貼合，進(jìn)而得到較為準(zhǔn)確的應(yīng)變大小；環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料在長(zhǎng)期的應(yīng)變監(jiān)測(cè)過(guò)程中會(huì)存在一定的蠕變和老化，導(dǎo)致不能得
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供制備光纖光柵應(yīng)變片的模具和方法，用來(lái)解決現(xiàn)有表貼式封裝技術(shù)上存在的測(cè)量參數(shù)的一致性和可靠性難以保證、測(cè)量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性難以保證、機(jī)械強(qiáng)度不足、受溫度影響較大、封裝繁瑣難度高、生產(chǎn)效率低的問題，可用來(lái)制作應(yīng)變線性度好，應(yīng)變傳遞效率高，一致性好，可批量制作，可以承受一定高溫，體積較小，具有一定柔韌性，可以滿足不同工況下不同應(yīng)變靈敏度需求的光纖光柵應(yīng)變片。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)一方面提供一種制備光纖光柵應(yīng)變片的模具，所述模具包括上模和下模，所述上模上開設(shè)有第一矩形槽，所述第一矩形槽的兩端連接有第一弧形槽；
3、所述下模開設(shè)有第二矩形槽，所述第二矩形槽的兩端連接有第二弧形槽；
4、所述上模和下模合在一起后形成與光纖光柵應(yīng)變片半成品適配的腔室。
5、本專利技術(shù)第二方面提供一種制備光纖光柵應(yīng)變片的方法，所述方法在上述的制備光纖光柵應(yīng)變片的模具中實(shí)施，所述方法包括以下步驟：
6、s1、在基板的表面涂抹聚酰胺酸，然后在下模的第二矩形槽內(nèi)放置表面涂抹有聚酰胺酸的基板，接著將光纖放置在第二弧形槽上，并使得光纖的光柵位于第二矩形槽處，然后在光柵的兩側(cè)放置封裝填充塊，且封裝填充塊之間的距離大于光纖的直徑；
7、s2、向封裝填充塊之間的空隙內(nèi)滴入聚酰胺酸，并使得聚酰胺酸包裹住位于第二矩形槽處的光纖，然后合上上模，進(jìn)行熱縮聚合反應(yīng)；
8、s3、熱縮聚合反應(yīng)結(jié)束后，分離上模和下模，得到光纖光柵應(yīng)變片半成品，然后在封裝填充塊的表面上涂抹粘膠形成粘膠層，在所述粘膠層上覆蓋聚酰亞胺膜，得到光纖光柵應(yīng)變片。
9、本專利技術(shù)的有益效果：
10、1.測(cè)量參數(shù)的一致性和可靠性有保證，使用模具固定了封裝的長(zhǎng)度、寬度和高度，封裝采用的聚酰胺酸溶液，類型確定。
11、2.應(yīng)變線性度好，應(yīng)變傳遞效率高，使用模具進(jìn)行固定固化，避免了聚酰胺酸溶液滴入會(huì)產(chǎn)生的氣泡和孔隙，同時(shí)也避免了制備完成后的聚酰亞胺薄膜自然彎曲的現(xiàn)象，得到的光纖光柵應(yīng)變片線性度好，應(yīng)變傳遞效率高。
12、3.測(cè)量的范圍更大，封裝之后，柵區(qū)部分可以承受更大的形變，因此量程變大。
13、4.可以按需制作，根據(jù)不用的使用場(chǎng)景，可以選擇不同的柵區(qū)長(zhǎng)度，模具的大小，制作滿足需要的光纖光柵應(yīng)變片(通體來(lái)說(shuō)由于柵長(zhǎng)一般為10mm或5mm，這樣制作出來(lái)的光纖光柵應(yīng)變片體積一般較小)。
14、5.安裝方便快捷，實(shí)際使用時(shí)，只需要粘貼在被測(cè)物表面即可開始使用，極大減少了現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)施工的時(shí)間。
15、6.機(jī)械強(qiáng)度高，整體性能好，使用聚酰胺酸溶液進(jìn)行封裝，擺脫了傳統(tǒng)表貼式粘貼膠水不耐高溫，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，容易老化強(qiáng)度下降的情況。
16、7.適用于極端變化的環(huán)境，封裝完成之后，可以包裝光纖光柵與基底材料是一個(gè)整體，熱膨脹系數(shù)較為接近，避免了溫度高低變化時(shí)，脫落蠕變的情況。
17、8.具有一定的柔韌性，使用聚酰胺酸溶液的封裝，因其物理性質(zhì)，可以粘貼在具有一定弧度的被測(cè)物的表面。
18、9.生產(chǎn)效率高，可以批量制作，使用模具制作，一次可以制作大量相同的應(yīng)變片，產(chǎn)品性能的一致性和可靠性有保障。
19、10.外形美觀標(biāo)準(zhǔn)，只用模具一次成型制備不但性質(zhì)有保障，外形也具有一致性，更加美觀標(biāo)準(zhǔn)化。
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1.一種制備光纖光柵應(yīng)變片的模具，其特征在于，所述模具包括上模(1)和下模(2)，所述上模(1)上開設(shè)有第一矩形槽(11)，所述第一矩形槽(11)的兩端連接有第一弧形槽(12)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備光纖光柵應(yīng)變片的模具，其特征在于，所述第一弧形槽(12)的槽底與所述第一矩形槽(11)的槽底平齊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備光纖光柵應(yīng)變片的模具，其特征在于，所述第二弧形槽(22)的槽底與所述第一矩形槽(21)的槽底間隔布置。
4.一種制備光纖光柵應(yīng)變片的方法，其特征在于，所述方法在權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的制備光纖光柵應(yīng)變片的模具中實(shí)施，所述方法包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備光纖光柵應(yīng)變片的方法，其特征在于，所述基板(4)的材料選自鋁、鋁合金、不銹鋼或銅。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備光纖光柵應(yīng)變片的方法，其特征在于，所述封裝填充塊(6)的形狀為長(zhǎng)方體。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備光纖光柵應(yīng)變片的方法，其特征在于，所述封裝填充塊(6)的材料選自聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂或硅橡膠。p>
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備光纖光柵應(yīng)變片的方法，其特征在于，所述第二矩形槽(21)的長(zhǎng)度為所述光柵(71)的長(zhǎng)度的2-3倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備光纖光柵應(yīng)變片的方法，其特征在于，所述熱縮聚合反應(yīng)的條件包括：在80-100℃下保溫0.5-1.5h，然后升溫至150-200℃保溫0.5-1.5h，最后升溫至200-220℃保溫1-3h。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備光纖光柵應(yīng)變片的方法，其特征在于，所述粘膠選自環(huán)氧樹脂膠和/或紫外固化膠。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種制備光纖光柵應(yīng)變片的模具，其特征在于，所述模具包括上模(1)和下模(2)，所述上模(1)上開設(shè)有第一矩形槽(11)，所述第一矩形槽(11)的兩端連接有第一弧形槽(12)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備光纖光柵應(yīng)變片的模具，其特征在于，所述第一弧形槽(12)的槽底與所述第一矩形槽(11)的槽底平齊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備光纖光柵應(yīng)變片的模具，其特征在于，所述第二弧形槽(22)的槽底與所述第一矩形槽(21)的槽底間隔布置。
4.一種制備光纖光柵應(yīng)變片的方法，其特征在于，所述方法在權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的制備光纖光柵應(yīng)變片的模具中實(shí)施，所述方法包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備光纖光柵應(yīng)變片的方法，其特征在于，所述基板(4)的材料選自鋁、鋁合金、不銹鋼或銅。...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李政穎，桂鑫，王洪海，邱金星，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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