1.一種復(fù)合材料封裝的光纖光柵傳感器,其特征是:該光纖光柵傳感器包括光纖光柵傳感組件、復(fù)合材料覆蓋層、樹脂封裝層和復(fù)合材料基板層;其中,所述復(fù)合材料覆蓋層和復(fù)合材料基板層形成包裹樹脂封裝層的外殼;
所述光纖光柵傳感組件包括一光纖,所述光纖的一端連接光纖連接器,另一端的最外部設(shè)有溫度光纖光柵,靠近溫度光纖光柵的一端光纖刻制有若干個(gè)應(yīng)變光纖光柵柵區(qū),溫度光纖光柵和應(yīng)變光纖光柵串行分布,光纖平直無彎折;
其中,部分光纖光柵傳感組件設(shè)置在所述復(fù)合材料基板層上,該部分光纖光柵傳感組件至少包括所述溫度光纖光柵和應(yīng)變光柵柵區(qū),并被所述樹脂封裝層封裝在其內(nèi)部。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖光柵傳感器,其特征是:所述復(fù)合材料基板層為平板結(jié)構(gòu),所述復(fù)合材料覆蓋層為流線型結(jié)構(gòu);優(yōu)選的,未封裝在樹脂封裝層中的光纖和其延伸至樹脂封裝層內(nèi)部分的光纖外部設(shè)有保護(hù)層。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖光柵傳感器,其特征是:所述復(fù)合材料基板層包括纖維織物結(jié)構(gòu)和浸漬固化在所述纖維織物結(jié)構(gòu)上的樹脂層;所述纖維織物結(jié)構(gòu)是指采用增強(qiáng)纖維三維立體編織結(jié)構(gòu)或二維平面編織的纖維織物布;優(yōu)選的,所述復(fù)合材料基板層的厚度控制在1.5mm以下;優(yōu)選的,所述復(fù)合材料基板層通過纖維織物的預(yù)浸布熱模壓成型、液態(tài)模塑成型或真空輔助灌注成型;優(yōu)選的,所述增強(qiáng)纖維為玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維、聚酯纖維中的一種或多種;優(yōu)選的,所述樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂、乙烯基樹脂或其他熱固性樹脂;進(jìn)一步優(yōu)選的,所述復(fù)合材料基板層采用致密的鋪層厚度為(0.2-1.0)mm的正交編織的玻璃纖維預(yù)浸布通過熱模壓成型方式制造;進(jìn)一步優(yōu)選的,所述復(fù)合材料基板層使用脫模布進(jìn)行脫模,使復(fù)合材料基板層的上下兩個(gè)表面都形成類似磨砂的粗糙面。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖光柵傳感器,其特征是:所述復(fù)合材料覆蓋層包括纖維織物結(jié)構(gòu)和浸漬固化在所述纖維織物結(jié)構(gòu)上的樹脂層,是由纖維織物通過真空輔助灌注的樹脂浸潤(rùn)和固化而得到;所述纖維織物結(jié)構(gòu)是指采用增強(qiáng)纖維三維立體編織結(jié)構(gòu)或二維平面編織的纖維織物布;優(yōu)選的,所述增強(qiáng)纖維為玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維、聚酯纖維中的一種或多種;優(yōu)選的,所述樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂、乙烯基樹脂或其他熱固性樹脂;進(jìn)一步優(yōu)選的,所述復(fù)合材料覆蓋層纖維織物結(jié)構(gòu)為電子級(jí)正交編織玻璃纖維布。
5.如權(quán)利要求1所述的光纖光柵傳感器,其特征是:所述樹脂封裝層是由填充于復(fù)合材料基板層和復(fù)合材料覆蓋層之間的樹脂固化而成,所述溫度光柵和若干個(gè)應(yīng)變光柵柵區(qū)被完全包覆于樹脂封裝層中;所述復(fù)合材料覆蓋層與樹脂封裝層為一體化成型結(jié)構(gòu),復(fù)合材料覆蓋層中的纖維織物結(jié)構(gòu)和該纖維織物結(jié)構(gòu)與所述復(fù)合材料基板層之間的空隙采用真空輔助灌注樹脂固化成型,得到一體化的復(fù)合材料覆蓋層和樹脂封裝層。
6.一種復(fù)合材料封裝的光纖光柵傳感器的制造方法,其特征是,包括以下工序:
復(fù)合材料基板制造工序:截取設(shè)定面積的纖維織物或纖維織物預(yù)浸布,采用成型工藝制備得到復(fù)合材料基板;
光纖光柵傳感組件制造工序:取一端具備保護(hù)層的光纖,在不包裹保護(hù)層的光纖上刻制至少兩個(gè)光纖光柵柵區(qū),其中一個(gè)光柵柵區(qū)位于所述不包裹保護(hù)層的光纖末端,并在所述末端的光柵柵區(qū)上外套保護(hù)管,保護(hù)管內(nèi)填充導(dǎo)熱液并密封管口,形成一條光纖光柵傳感器組件;
組裝工序:將所述一條光纖光柵傳感組件固定在所得復(fù)合材料基板上或者將至少2條光纖光柵傳感組件按照設(shè)定間距平行固定在所得復(fù)合材料基板上,然后覆蓋纖維織物;
成型工序:所述覆蓋纖維織物和該纖維織物與所述復(fù)合材料基板層之間的空隙采用真空輔助灌注樹脂固化成型,得到復(fù)合材料覆蓋層和樹脂封裝層;
若是所述組裝工序中光柵傳感組件的條數(shù)大于等于2,則成型工序之后進(jìn)行裁切工序,以平行于光纖光柵傳感組件的方向進(jìn)行裁切;
在具備保護(hù)層的光纖末端連接光纖連接器,即得到復(fù)合材料封裝的光纖光柵傳感器。
7.如權(quán)利要求6所述的制造方法,其特征是:在復(fù)合材料基板制造工序中,所述成型工藝為預(yù)浸布熱模壓成型、液態(tài)模塑成型或真空輔助灌注成型工藝;優(yōu)選的,通過所述復(fù)合材料基板制造工序得到的復(fù)合材料基板層為一薄層復(fù)合材料平板。
8.如權(quán)利要求6所述的制造方法,其特征是:在光纖光柵傳感組件制造工序中,所述一端具備保護(hù)層的光纖的制作方法如下:截取設(shè)定長(zhǎng)度包覆外護(hù)層、摻雜光敏材料的光纜,在其一端剝?nèi)ピO(shè)定長(zhǎng)度的外護(hù)層;優(yōu)選的,每個(gè)光柵柵區(qū)具有不同的中心波長(zhǎng),光柵柵區(qū)具有設(shè)定長(zhǎng)度和間距。
9.如權(quán)利要求6所述的制造方法,其特征是:在組裝工序中,所述固定的方式為膠黏;膠黏固定點(diǎn)為具備保護(hù)層和不具備保護(hù)層光纖上的交界處、各個(gè)光柵柵區(qū)之間以及保護(hù)管的兩個(gè)端部。
10.如權(quán)利要求6所述的制造方法,其特征是:在裁切工序中,裁切時(shí),使光纖光柵傳感組件在被切割成的條形復(fù)合材料的中線上。