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原文传递光纤光栅钢筋锈蚀传感器及其制作方法

专利名称：	光纤光栅钢筋锈蚀传感器及其制作方法
摘要：	本发明公开了一种光纤光栅钢筋锈蚀传感器及其方法，属于结构健康监测和智能传感器领域。本传感器是：锈蚀体（10）和不锈钢体（30）前后连接成一个哑铃状的结合体，在哑铃状结合体的中间段缠绕有光纤光栅（20），其整体设置于保护壳（40）内，通过螺栓（50）紧固。本发明可直接用于粗放的混凝土浇筑施工；锈蚀体采用被测钢筋加工而成，确保了传感器和被测体材质的一致性，提高了传感器的准确度；传感器采用一根串联两段光栅的光纤，解决了锈胀感知和温度交叉敏感问题，节约了成本，简化了工艺，提高了准确度；传感器采用光纤光栅为传感元件，稳定性高，灵敏度高，可监测混凝土内部的早中期钢筋锈蚀。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中国地震局地震研究所
发明人：	王浩;张作才;蔡思佳
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910575793.2
公开号：	CN110208274A
代理机构：	武汉宇晨专利事务所
代理人：	黄瑞棠
分类号：	G01N21/88(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	430071 湖北省武汉市武昌区洪山侧路40号
主权项：	1.一种光纤光栅钢筋锈蚀传感器，其特征在于：传感器包括锈蚀体（10）、光纤光栅（20）、不锈钢体（30）、保护壳（40）和螺栓（50）；其位置和连接关系是：锈蚀体（10）和不锈钢体（30）前后连接成一个哑铃状的结合体，在哑铃状结合体的中间段缠绕有光纤光栅（20），其整体设置于保护壳（40）内，通过螺栓（50）紧固。 2.按权利要求1所述的光纤光栅钢筋锈蚀传感器，其特征在于：所述的锈蚀体（10）包括注胶槽（11）、锈蚀体螺孔（12）、锈蚀体小直径圆柱（13）和锈蚀体大直径圆柱（14）；锈蚀体小直径圆柱（13）和锈蚀体大直径圆柱（14）上下连接成一个凸字形整体，在锈蚀体小直径圆柱（13）的轴心位置设置有锈蚀体螺孔（12），在锈蚀体小直径圆柱（13）表面设置有注胶槽（11）。 3.按权利要求1所述的光纤光栅钢筋锈蚀传感器，其特征在于：所述的光纤光栅（20）串联两段不同中心波长的光纤光栅，依次缠绕在锈蚀体（10）的小直径圆柱（13）和不锈钢体（30）的小直径圆柱（35）表面，分别用于感知锈蚀体（10）的锈胀应变和温度补偿。 4.按权利要求1所述的光纤光栅钢筋锈蚀传感器，其特征在于：所述的不锈钢体（30）包括不锈钢体螺栓（31）、注胶槽（32）、变直径通孔（33）、不锈钢体螺孔（34）、不锈钢体小直径圆柱（35）和不锈钢体大直径圆柱（36）；不锈钢体螺栓（31）、不锈钢体小直径圆柱（35）和不锈钢体大直径圆柱（36）上下连接成一个整体，在不锈钢体小直径圆柱（35）的外壁设置有注胶槽（32），在不锈钢体大直径圆柱（36）的底部设置有1个变直径通孔（33）和3个不锈钢体螺孔（34）。 5.按权利要求1所述的光纤光栅钢筋锈蚀传感器，其特征在于：所述的保护壳（40）包括过滤孔（41）、杯壁（42）、杯底螺孔（43）、杯底（44）和通孔（45）；杯壁（42）和杯底（44）连接成一个整体，在杯壁（42）上设置有过滤孔（41），在杯底（44）上设置有3个杯底螺孔（43）和通孔（45）。 6.基于权利要求书1、2、3、4或5所述的光纤光栅钢筋锈蚀传感器的制作方法，其特征在于包括以下步骤： ①采用被测钢筋精细加工锈蚀体（10），采用不锈钢精细加工不锈钢体（30），采用不锈钢精细加工保护壳（40）； ②将锈蚀体（10）和不锈钢体（30）通过螺栓（31）和螺孔（12）连接为一个整体，确保接触面没有缝隙； ③采用注射器向注胶槽（11）内注入环氧树脂，待环氧树脂固化后，打磨表面使其与锈蚀体小直径圆柱（13）平齐； ④将准备好的串联有两段光栅的光纤光栅（20）缠绕在锈蚀体小直径圆柱（13）上，首先剥除四个固定点处的光纤涂覆层，其次将锈胀感知光栅一端固定于环氧树脂，紧密缠绕n1圈后将另一端固定于环氧树脂，最后继续缠绕n2，将温度补偿光栅一端固定于环氧树脂，紧密缠绕n3圈后，将另一端固定于环氧树脂，即将锈胀感知光栅和温度补偿光栅分别固定于锈蚀体（10）和不锈钢体（30）； ⑤将光纤尾纤穿入白色护套管后依次从变直径通孔（33）和通孔（45）引出； ⑥采用配套螺栓（50），通过3个螺孔（43）将保护壳（40）固定于不锈钢体（30）； ⑦将光纤尾纤穿入铠装光缆，并使用环氧树脂将铠装光缆固定于通孔（45）和变直径通孔（33）； ⑧对制作好的光纤光栅钢筋锈蚀传感器进行应变灵敏度系数和温度标定；通过以上步骤制作完成的光纤光栅钢筋锈蚀传感器可直接用于工程中，将传感器固定到被测钢筋上即可。
所属类别：	发明专利