本發(fā)明涉及光纖光柵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種從復(fù)合材料軸管中引出光纖光柵傳感器的裝置及方法。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料軸管因其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而被廣泛運(yùn)用于直升機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、重型機(jī)床等大型高端裝備中。但由于預(yù)浸料制備形成復(fù)合材料軸管的過(guò)程中固化階段會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，這些殘余應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)品在服役前就產(chǎn)生缺陷，極易形成潛在危害，嚴(yán)重影響產(chǎn)品在服役期間的機(jī)械性能。因此，對(duì)復(fù)合材料軸管的固化過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)十分重要。

光纖布拉格光柵具有直徑小、易埋入、耐高溫、不受電磁干擾、電絕緣性好等特點(diǎn)，并且它能夠?qū)崿F(xiàn)“一纖多點(diǎn)”測(cè)量，非常適用于各向異性的復(fù)合材料的內(nèi)部監(jiān)測(cè)。

然而，目前使用較多光纖光柵傳感器引出方法是將光柵沿軸向埋放在預(yù)浸料各鋪層之間后，光纖從軸管端面層間引出，這種方法存在布點(diǎn)方向單一、光纖引出口增多、復(fù)合材料軸管在脫模時(shí)極易對(duì)光纖造成損傷、與金屬法蘭裝配困難等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供了一種從復(fù)合材料軸管中引出光纖光柵傳感器的裝置及方法，克服了光纖只能從軸管端面引出的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了光柵在預(yù)浸料各鋪層之間多方位布點(diǎn)監(jiān)測(cè)，避免了脫模時(shí)光纖和復(fù)合材料軸管的損傷，提高了復(fù)合材料軸管的性能和制備質(zhì)量。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種從復(fù)合材料軸管中引出光纖光柵傳感器的裝置，第一外套筒、第二外套筒和內(nèi)套筒，內(nèi)套筒的一端套裝于第一外套筒的內(nèi)側(cè)端，內(nèi)套筒與第一外套筒連接固定，內(nèi)套筒的另一端套裝于第二外套筒的內(nèi)側(cè)端，第一外套筒的內(nèi)側(cè)端與第二外套筒的內(nèi)側(cè)端接觸拼接；

其中，第一外套筒和第二外套筒的拼接處設(shè)有通孔，通孔穿透內(nèi)套筒單邊一側(cè)筒壁，內(nèi)套筒的筒壁上沿長(zhǎng)度方向設(shè)有開(kāi)口槽，開(kāi)口槽的一端與通孔聯(lián)通，開(kāi)口槽的另一端貫穿至第二外套筒所在側(cè)的端面。

按照上述技術(shù)方案，第一外套筒通過(guò)焊接與內(nèi)套筒連接固定，第二外套筒與內(nèi)套筒之間為間隙配合。

按照上述技術(shù)方案，第一外套筒、第二外套筒和內(nèi)套筒的材質(zhì)為304不銹鋼。

按照上述技術(shù)方案，第一外套筒、第二外套筒和內(nèi)套筒的壁厚均一致。

按照上述技術(shù)方案，第一外套筒、第二外套筒和內(nèi)套筒的長(zhǎng)度均一致。

按照上述技術(shù)方案，第一外套筒和第二外套筒形成的芯軸保護(hù)套管總長(zhǎng)大于復(fù)合材料軸管的長(zhǎng)度。

按照上述技術(shù)方案，第一外套筒和第二外套筒的外壁上均套設(shè)有保護(hù)墊塊；通過(guò)保護(hù)墊塊撐起整個(gè)裝置，滿足固化過(guò)程中復(fù)合材料軸管部分懸空放置以避免與其他物體接觸的要求。

采用以上所述裝置制備復(fù)合材料軸管的方法，包括以下步驟：

1)將所述的引出光纖光柵傳感器的裝置埋入預(yù)浸料各鋪層之間；

2)將光纖從第一外套筒側(cè)穿入內(nèi)套筒內(nèi)，經(jīng)通孔伸出，穿出預(yù)浸料外，與外部解調(diào)設(shè)備連接，光纖上的光柵沿任意方向埋放于預(yù)浸料各鋪層之間；

3)用固化設(shè)備對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行加熱固化，形成復(fù)合材料軸管；

4)對(duì)第一外套筒和第二外套筒分別從兩側(cè)施加拉力，使第二外套筒與內(nèi)套筒脫離，從而將第一外套筒及內(nèi)套筒和第二外套筒分別從復(fù)合材料軸管兩側(cè)脫出，完成復(fù)合材料軸管脫模。

按照上述技術(shù)方案，所述的步驟3)中，固化設(shè)備為熱壓罐。

本發(fā)明具有以下有益效果：

通過(guò)本裝置及方法，克服了光纖只能從軸管端面引出的問(wèn)題，光纖可從內(nèi)套筒內(nèi)部經(jīng)通孔伸出至預(yù)浸料各鋪層之間，實(shí)現(xiàn)光柵在預(yù)浸料各鋪層之間多方位布點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料軸管固化過(guò)程中多方向的應(yīng)變和溫度監(jiān)測(cè)，為基于光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料軸管的全生命周期監(jiān)測(cè)提供有利的技術(shù)條件，復(fù)合材料軸管形成后，避免了脫模時(shí)光纖和復(fù)合材料軸管的損傷，不影響復(fù)合材料軸管后期與法蘭的裝配，使埋入的傳感器能夠繼續(xù)用于后續(xù)復(fù)合材料軸管服役期間的機(jī)械性能健康監(jiān)測(cè)，減少了用于保護(hù)光纖的毛細(xì)鋼管數(shù)量，降低了成本，提高了復(fù)合材料軸管的性能和制備質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中從復(fù)合材料軸管中引出光纖光柵傳感器的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中內(nèi)套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中固化前光纖光柵傳感器從預(yù)浸料各鋪層引出的示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中制備復(fù)合材料軸管過(guò)程中固化階段的示意圖；

圖中，1-第一外套筒，2-第二外套筒，3-內(nèi)套筒，4-光纖，5-預(yù)浸料，6-保護(hù)墊塊，7-復(fù)合材料軸管，8-光纖保護(hù)套管，9-開(kāi)口槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

參照?qǐng)D1～圖4所示，本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中的從復(fù)合材料軸管中引出光纖光柵傳感器的裝置，第一外套筒1、第二外套筒2和內(nèi)套筒3，內(nèi)套筒3的一端套裝于第一外套筒1的內(nèi)側(cè)端，內(nèi)套筒3與第一外套筒1連接固定，內(nèi)套筒3的另一端套裝于第二外套筒2的內(nèi)側(cè)端，第一外套筒1的內(nèi)側(cè)端與第二外套筒2的內(nèi)側(cè)端接觸拼接；

其中，第一外套筒1和第二外套筒2的拼接處設(shè)有通孔，通孔穿透內(nèi)套筒3單邊一側(cè)筒壁，內(nèi)套筒3的筒壁上沿長(zhǎng)度方向設(shè)有開(kāi)口槽9，開(kāi)口槽9的一端與通孔聯(lián)通，開(kāi)口槽9的另一端貫穿至第二外套筒2所在側(cè)內(nèi)套筒的端面。

進(jìn)一步地，第一外套筒1通過(guò)焊接與內(nèi)套筒3連接固定，第二外套筒2與內(nèi)套筒3之間為間隙配合。

進(jìn)一步地，第一外套筒1、第二外套筒2和內(nèi)套筒3的材質(zhì)為304不銹鋼。

進(jìn)一步地，第一外套筒1、第二外套筒2和內(nèi)套筒3的壁厚均一致。

進(jìn)一步地，第一外套筒1、第二外套筒2和內(nèi)套筒3的長(zhǎng)度均一致。

進(jìn)一步地，第一外套筒1和第二外套筒2形成的芯軸總長(zhǎng)大于復(fù)合材料軸管7的長(zhǎng)度。

進(jìn)一步地，第一外套筒1和第二外套筒2的外壁上均套設(shè)有保護(hù)墊塊6；通過(guò)保護(hù)墊塊6撐起整個(gè)裝置，滿足固化過(guò)程中復(fù)合材料軸管7部分懸空放置以避免與其他物體接觸的要求。

進(jìn)一步地，保護(hù)墊塊6為v型塊，v型保護(hù)墊塊6能夠?qū)⒌谝煌馓淄埠偷诙馓淄蚕拗圃诒Ｗo(hù)墊塊內(nèi)，避免滑出。

采用以上所述裝置制備復(fù)合材料軸管的方法，包括以下步驟：

1)將所述的引出光纖光柵傳感器的裝置埋入預(yù)浸料5各鋪層之間；

2)將光纖4從第一外套筒1側(cè)穿入內(nèi)套筒3內(nèi)，經(jīng)通孔伸出，穿出預(yù)浸料5外，與外部解調(diào)設(shè)備連接，光纖4上的光柵沿任意方向埋放于預(yù)浸料5各鋪層之間；所述光纖4可為多根光纖4，實(shí)現(xiàn)多個(gè)光柵在多個(gè)方向分布于預(yù)浸料5各鋪層之間；

3)用固化設(shè)備對(duì)預(yù)浸料5進(jìn)行加熱固化，形成復(fù)合材料軸管7；

4)對(duì)第一外套筒1和第二外套筒2分別從兩側(cè)施加拉力，使第二外套筒2與內(nèi)套筒3脫離，從而將第一外套筒1及內(nèi)套筒3和第二外套筒2分別從復(fù)合材料軸管7兩側(cè)脫出，完成復(fù)合材料軸管脫模。

進(jìn)一步地，所述步驟1)之前，對(duì)預(yù)浸料5進(jìn)行鋪層、纏繞。

進(jìn)一步地，所述的步驟3)中，固化設(shè)備為熱壓罐。

進(jìn)一步地，光纖外套裝有光纖保護(hù)套管8。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的工作原理：

第一外套筒1、第二外套筒2接合部位有一孔，貫穿內(nèi)套筒3；光纖4從這個(gè)孔伸出至預(yù)浸料5之間，實(shí)現(xiàn)光柵任意方向的埋放，而光纖4信號(hào)線則從內(nèi)套筒3內(nèi)部沿此孔伸出至芯軸外側(cè)，與解調(diào)儀設(shè)備連接；另一方面，內(nèi)套筒3由孔處向右端面開(kāi)槽直至端面。脫模時(shí)，固定外套筒1端部，在外套筒2端部施加拉力，使其與內(nèi)套筒3脫離，從而使軸管脫模，由于光纖4在孔處，不同于光纖4在軸管端面易于受到外力，故此孔還可以在脫模時(shí)保護(hù)光纖4不受損傷。脫模成功后，光纖4可與軸管一并沿內(nèi)套筒3的槽取出。

本發(fā)明提供一種從復(fù)合材料軸管中引出光纖光柵傳感器的裝置及方法，其結(jié)構(gòu)如圖1所示：包括第一外套筒1、第二外套筒2、內(nèi)套筒3；其中第一外套筒1與內(nèi)套筒3焊接，第二外套筒2與內(nèi)套筒3間隙配合，構(gòu)成一種從復(fù)合材料軸管中的引出光纖光柵傳感器的裝置。

所述第一外套筒1、第二外套筒2、內(nèi)套筒3材質(zhì)為304不銹鋼。

所述第一外套筒1、第二外套筒2、內(nèi)套筒3長(zhǎng)度一致，壁厚一致。

所述第一外套筒1和第二外套筒2的外徑和內(nèi)徑均一致。

所述內(nèi)套筒3外徑為外套筒外徑減去兩側(cè)壁厚、內(nèi)徑為內(nèi)套筒外徑減去兩側(cè)壁厚。

所述第一外套筒1、第二外套筒2、內(nèi)套筒3構(gòu)成的芯軸總長(zhǎng)大于復(fù)合材料軸管的長(zhǎng)度。

所述第一外套筒1、第二外套筒2兩邊各預(yù)留一定的長(zhǎng)度用于放置v型塊，滿足固化過(guò)程中復(fù)合材料軸管部分懸空放置以避免與其他物體接觸的要求。

所述第一外套筒1、第二外套筒2接合部位有一孔，并貫穿內(nèi)套筒3；光纖4從此孔伸出至預(yù)浸料5各鋪層之間，實(shí)現(xiàn)光柵任意方向的埋放；光纖4信號(hào)線則從內(nèi)套筒沿此孔伸出至芯軸外側(cè)，與解調(diào)儀設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料軸管固化過(guò)程中多方向的應(yīng)變和溫度監(jiān)測(cè)。

所述內(nèi)套筒3由第一外套筒1、第二外套筒2接合部位的孔處向右端面開(kāi)槽直至端面，保證了在脫模時(shí)光纖4不受損傷。

綜上所述，光纖4從兩個(gè)外套筒接合部位的孔伸出至預(yù)浸料5各鋪層之間，實(shí)現(xiàn)光柵任意方向的埋放；光纖4信號(hào)線則從內(nèi)套筒內(nèi)部沿此孔伸出至芯軸外側(cè)，與解調(diào)儀設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料軸管固化過(guò)程中多方向的應(yīng)變和溫度監(jiān)測(cè)，為基于光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料軸管的全生命周期監(jiān)測(cè)提供有利的技術(shù)條件；光纖引出口只有一個(gè)孔，用于保護(hù)光纖的毛細(xì)鋼管數(shù)量會(huì)大量減少，大幅降低了對(duì)復(fù)合材料軸管的性能和質(zhì)量的影響；由于光纖在軸管內(nèi)表面位置，復(fù)合材料軸管在脫模時(shí)不會(huì)對(duì)光纖造成損傷，且不會(huì)給軸管與金屬法蘭的裝配帶來(lái)困難。

以上的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。