專利名稱：一種智能監(jiān)測三維應力復合材料芯導線的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種智能監(jiān)測三維應力復合材料芯導線，具體涉及一種能實時監(jiān) 測導線芯三維應力的新型智能復合材料芯導線，屬于架空導線制造領域。
背景技術：
架空輸電導 線作為輸電力的載體，在輸電線路中占有極為重要的地位。長期以來， 架空導線主要使用鋼芯鋁絞線。近年來我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)迅猛發(fā)展，部分地區(qū)的電力線路已 經(jīng)跟不上發(fā)展的需要，急需改造，但基于投資成本和投資時間的約束，使如何利用有效的走 廊資源提高輸電容量成為電力建設的一大課題。目前，探索新的導線線型、以高效低耗地傳 送電能是我國電力科技工作者的不斷追求。目前各國都在研制新型復合材料合成導線，以美國3M公司生產(chǎn)的鋁基陶瓷纖維 復合芯加強導線(ACCR)為例，這種新型導線與傳統(tǒng)導線相比具有重量輕、強度大、電導率 高、線膨脹系數(shù)小、耐腐蝕使用壽命長等優(yōu)點。ACCR導線整體上無疑是一種性能優(yōu)良的新型 架空輸電導線，但也有其自身的缺點，該導線芯增強纖維為陶瓷纖維，復合芯受彎時容易脆 斷。一旦導線斷裂將會造成大范圍的停電并且搶修工作困難，造成巨大的人力物力的損失。傳統(tǒng)上，對輸電導線的應力監(jiān)控系統(tǒng)是將應力傳感器置于導線容易發(fā)生故障的位 置，但由于導線芯被外圍導體所包裹因此不便對導線芯進行直接測量，而且這種方法只能 檢測輸電導線的局部應力。另外目前大多數(shù)應力傳感器為一維傳感器，不能監(jiān)測任意方向 上的應力大小。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是針對復合材料合成導線存在的安全隱患，提供一種智能監(jiān)測三維應 力復合材料芯導線，由三根光纖光柵等角度粘貼在復合材料芯側壁，只需在接口處添加相 應的測量設備便能夠實時監(jiān)測芯線任意位置任意方向上應力的大小，一旦某一方向應力過 大便發(fā)出報警信號。本實用新型的技術方案是一種智能監(jiān)測三維應力復合材料芯導線，包括復合材 料芯及其外層的鋁合金導體，鋁合金導體鉸合在復合材料芯周圍，其特征在于還有三根光 纖光柵等角度粘貼在復合材料芯側壁上。如上所述的智能監(jiān)測三維應力復合材料芯導線，其特征在于復合材料芯外層包
裹一層復合材料保護層。如上所述的智能監(jiān)測三維應力復合材料芯導線，其特征在于復合材料芯由至少 一種高強度纖維材料與至少一種基體材料復合而成；其中高強度纖維選自碳纖維、芳綸纖 維、玻璃纖維、玄武巖纖維或金屬纖維中的一種或幾種；基體材料選自環(huán)氧樹脂、陶瓷、金屬 基體或酚醛樹脂的一種或幾種。如上所述的智能監(jiān)測三維應力復合材料芯導線，其特征在于復合材料芯外圍保 護層由至少一種纖維材料與至少一種基體材料復合而成；纖維選自碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維或鋼纖維的一種或幾種；基體材料選自環(huán)氧樹脂、陶瓷、金屬基體或酚醛樹脂的一種或幾種。本實用新型的有益效果是能夠實時監(jiān)測復合材料芯三維空間內(nèi)任意角度的應力 大小，防止應力過大芯線斷裂。本實用新型具有以下的一些特征1、重量輕。復合材料的密度約為鋼的1/4。2、強度大。復合材料芯的抗拉強度是一般鋼絲的1. 93倍。3、抗電磁干擾。導線通電后會產(chǎn)生磁場，傳統(tǒng)的機電傳感器受磁場的影響較大，本 實用新型是通過測量光的波長來確定芯線的應力，而光的傳播是不受電磁場影響的，因此 具有很好的抗電磁干擾能力。4、三維空間應力監(jiān)測。傳統(tǒng)的應力傳感器多為一維傳感器，本實用新型采用新的 布置結構能夠監(jiān)測復合材料芯三維空間內(nèi)任意角度的應力大小。

圖1為本實用新型實施例智能監(jiān)測三維應力復合材料芯導線結構示意圖。圖2為本實用新型實施例光纖光柵布置示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明。圖1中標記的說明1_光纖光柵，2-復合材料芯，3-保護層，4-鋁合金導體。如圖1所示，本實用新型實施例由三根光纖光柵1，復合材料芯2，保護層3和外層 鋁合金導體4組成，三根光纖光柵1等角度粘貼在復合材料芯2側壁上，外圍再包裹一層保 護層3，鋁合金導體4鉸合在復合材料芯2周圍，鋁合金導體4截面可以是梯形或圓形或其 它形狀。復合材料芯2由至少一種高強度纖維材料與至少一種基體材料復合而成；其中高 強度纖維選自碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維或金屬纖維中的一種或幾種；基體 材料選自環(huán)氧樹脂、陶瓷、金屬基體或酚醛樹脂的一種或幾種。復合材料芯2外圍保護層3由至少一種纖維材料與至少一種基體材料復合而成； 纖維選自碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維或鋼纖維的一種或幾種；基體材料選自 環(huán)氧樹脂、陶瓷、金屬基體或酚醛樹脂的一種或幾種。三根光纖光柵1等角度粘貼在復合材料芯2側壁，這樣布置就可以測任意方向的 應力，如果只用一根或兩根光纖光柵1就只能測單方向的應力。當光柵上應力發(fā)生變化時， 會引起光柵周期的變化和折射率的變化(稱彈光效應)，從而使光柵的布喇格波長發(fā)生變 化，產(chǎn)生布喇格波長的漂移，通過檢測光柵波長漂移的大小，就可以獲得相應的應力信息， 這就是光纖光柵應力傳感的基本原理。光纖光柵1是現(xiàn)有商品，可根據(jù)工作環(huán)境需要選擇，例如用銅合金耐高溫光纖，就 可以增加使用場合，可以提高應力測量范圍，也可以提高強度和溫度范圍。實施例1 復合材料芯2由碳纖維與玻璃纖維為高強度纖維，環(huán)氧樹脂為基體復合 而成；三根光纖光柵1為Cul300銅合金耐高溫光纖。實施例2 復合材料芯2由芳綸纖維與玻璃纖維為高強度纖維，酚醛樹脂為基體復合而成；三根光纖光柵1為東莞瑞科機電生產(chǎn)的FRH-610-L耐高溫型光纖。 實施例3 復合材料芯2由碳纖維與玄武巖纖維為高強度纖維，環(huán)氧樹脂為基體復
合而成；三根光纖光柵1為Cul300銅合金耐高溫光纖。
權利要求一種智能監(jiān)測三維應力復合材料芯導線，包括復合材料芯及其外層的鋁合金導體，鋁合金導體鉸合在復合材料芯周圍，其特征在于還有三根光纖光柵等角度粘貼在復合材料芯側壁上。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能監(jiān)測三維應力復合材料芯導線，其特征在于復合材料 芯外層包裹一層復合材料保護層。
專利摘要本實用新型提供了一種智能監(jiān)測三維應力復合材料芯導線，該導線由三根光纖光柵、復合材料芯、保護層和外層鋁合金導體組成，三根光纖光柵等角度粘貼在復合材料芯側壁上，外圍再包裹一層保護層，鋁合金導體鉸合在復合材料芯周圍，鋁合金導體截面可以是梯形或圓形或其它形狀；本實用新型中三根光纖等角度粘貼在復合材料芯側壁，能夠監(jiān)測復合材料芯三維空間內(nèi)任意角度的應力大小。只需在接口處添加相應的測量設備便能夠實時監(jiān)測芯線任意位置任意方向上應力的大小，一旦某一方向應力過大便發(fā)出報警信號。
文檔編號H01B5/10GK201570288SQ200920087528
公開日2010年9月1日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權日2009年7月24日
發(fā)明者劉飛, 張冰, 李輝, 杜忠東, 柳歡歡, 王曉琪, 胡媛媛, 趙軍, 陳軒恕 申請人:國網(wǎng)電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司