一種具有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于高溫環(huán)境應(yīng)變檢測領(lǐng)域，具體涉及一種具有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶。包括利用進(jìn)口玻璃纖維布和鐵氟龍樹脂形成的膠帶基材，鐵氟龍樹脂中嵌入了聚酰亞胺耐高溫光纖光柵，膠帶的膠層為環(huán)氧-聚酰亞胺膠，膠層外覆蓋一層保護(hù)膜，過渡區(qū)有一個(gè)高溫保護(hù)套，后端為耐高溫光纜和光纖匹配頭。本發(fā)明利用了耐高溫膠帶與耐高溫光纖光柵相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，制成一種帶有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶，通過光纖光柵的相應(yīng)布局方式，可以實(shí)現(xiàn)一維或二維應(yīng)變檢測功能，這種傳感膠帶使用方便，可以與各種高溫構(gòu)件表面完全柔性貼合，同時(shí)還能用于易燃易爆環(huán)境，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測、無損檢測、抗電磁干擾、分布式和準(zhǔn)分布式測量。
【專利說明】一種具有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高溫環(huán)境應(yīng)變檢測領(lǐng)域，具體涉及一種具有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代社會中，很多地方都需要利用應(yīng)變傳感器去測量材料結(jié)構(gòu)表面應(yīng)變，從而對材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和監(jiān)控，預(yù)防材料結(jié)構(gòu)安全事故，比如:高溫壓力容器的泄露和爆管事故，這些事故是因?yàn)槿萜鞅诟邷鼗蚱谑?dǎo)致，其外在效應(yīng)是容器表面的應(yīng)變變化，該應(yīng)變是非線性過程，如果能夠提供高溫壓力容器實(shí)時(shí)應(yīng)變監(jiān)測數(shù)據(jù)，就可以有效避免泄露和爆管事故的發(fā)生。
[0003]目前，應(yīng)變監(jiān)測通常是利用電阻應(yīng)變片來實(shí)現(xiàn)的，它以制作相對簡單、價(jià)格低廉、品種多樣、使用方法簡單、測量性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)而被大量應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)變測量中。但是，這種電式傳感器在應(yīng)變測量領(lǐng)域還存在著明顯的不足之處，例如，在進(jìn)行易燃易爆場合的結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)檢測時(shí)，此種電類傳感器可能產(chǎn)生電火花從而導(dǎo)致燃爆事故，限制了它在此類場合下的應(yīng)用；傳統(tǒng)電阻應(yīng)變片傳感器還易受電磁干擾導(dǎo)致測量結(jié)果不精確，且不利于分布式測量的實(shí)現(xiàn)；此外，相應(yīng)電路不耐高溫也限制了電類傳感器的應(yīng)用。
[0004]傳統(tǒng)應(yīng)變傳感器與被測構(gòu)件的貼合方式，主要是焊接式和打孔固定式，這兩種貼合方式容易對被測構(gòu)件造成一定損傷，不僅會影響被測構(gòu)件的使用壽命，同時(shí)也不滿足非平面場合對傳感器柔性安裝的要求。
[0005]因此，為了避免上述問題，本發(fā)明將采用耐高溫膠帶和耐高溫聚酰亞胺光纖光柵相結(jié)合的傳感結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一種可以直接和被測高溫構(gòu)件表面進(jìn)行粘貼，同時(shí)帶有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶。耐高溫膠帶一般由基材和膠水兩部分組成，其具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨、抗?jié)窈透呓^緣的特點(diǎn)，被廣泛用于包裝機(jī)、紡織、食品、木材加工、高溫電路等行業(yè)；光纖光柵是傳統(tǒng)的應(yīng)變傳感監(jiān)測器件，在待測應(yīng)變作用下，光纖光柵的特征波長會發(fā)生變化，通過檢測該波長變化量得到被測應(yīng)變的大小，聚酰亞胺光纖光柵適用于高溫環(huán)境下的應(yīng)變傳感監(jiān)測，耐高溫聚酰亞胺光纖光柵具有:(I)抗電磁干擾，測量結(jié)果精確；(2)可應(yīng)用到易燃易爆環(huán)境；(3)系統(tǒng)集成度高；(4)便于實(shí)現(xiàn)分布式和準(zhǔn)分布式監(jiān)測的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明利用耐高溫膠帶與耐高溫光纖光柵相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，制成一種帶有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶，這種傳感膠帶使用方便，可以與各種高溫構(gòu)件表面完全柔性貼合，同時(shí)還能用于易燃易爆環(huán)境，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測、無損檢測、抗電磁干擾、分布式和準(zhǔn)分布式測量。
[0007]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明目的在于解決傳統(tǒng)應(yīng)變傳感器易受電磁干擾，不能用于易燃易爆環(huán)境的問題，同時(shí)避免了傳統(tǒng)應(yīng)變傳感器與待測構(gòu)件貼合時(shí)，通過焊接和打孔固定方式對被測構(gòu)件造成損傷的問題。因此，本發(fā)明將提供一種帶有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶，該傳感膠帶可以和任意形狀的高溫構(gòu)件表面完全柔性貼合，不需對被測高溫構(gòu)件進(jìn)行焊接或者打孔，使用方便快捷，實(shí)現(xiàn)了被測構(gòu)件無損實(shí)時(shí)檢測，能夠長期工作在250°C的高溫環(huán)境，并且光纖光柵通過相應(yīng)的排列布局方式可以實(shí)現(xiàn)一維或二維應(yīng)變檢測功能。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0010]該膠帶包括進(jìn)口玻璃纖維布、鐵氟龍樹脂層、聚合物涂層光纖光柵、膠粘層和保護(hù)膜，其中進(jìn)口玻璃纖維布和鐵氟龍樹脂層構(gòu)成膠帶基材，鐵氟龍樹脂層中設(shè)有聚合物涂層光纖光柵，膠粘層涂敷在基材表面，膠粘層表面覆蓋一層保護(hù)膜。織物加強(qiáng)型鐵氟龍玻璃纖維膠帶相比純鐵氟龍膠帶具有更大的粘附強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，同時(shí)也具有純鐵氟龍膠帶耐高溫、延伸性好、彈性好、絕緣性好、抗電擊力強(qiáng)和耐化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)。
[0011]進(jìn)口玻璃纖維編織布的厚度為100 μ m，鐵氟龍樹脂層的厚度為300 μ m，聚合物涂層光纖光柵可耐250°C高溫，光纖光柵的聚酰亞胺涂覆層直徑為155μπι，聚酰亞胺涂覆層光纖光柵與玻璃纖維編織布緊密柔性貼合，同時(shí)通過耐高溫光纖光柵的一維或二維布局方式，實(shí)現(xiàn)高溫構(gòu)件表面一維或二維應(yīng)變檢測功能；光纖光柵和編織布被樹脂層完全覆蓋，樹脂層厚度和平整度由高溫膠帶生產(chǎn)設(shè)備控制，最后形成的基材總厚度為400 μ m。
[0012]膠粘層采用的是環(huán)氧-聚酰亞胺膠，膠粘層厚度為50 μ m，用膠帶涂膠設(shè)備將環(huán)氧-聚酰亞胺膠涂敷在基材表面。
[0013]傳感膠帶可以根據(jù)被測構(gòu)件實(shí)際情況，進(jìn)行適當(dāng)長寬比例縮放，以節(jié)約生產(chǎn)材料和適應(yīng)被測構(gòu)件。
[0014]為了保證光纖在膠帶界面處不發(fā)生斷裂，膠帶尾端光纖一側(cè)留有1mmX Imm的矩形膠帶條，將矩形膠帶條纏繞在光纖上，形成一個(gè)圓筒狀的膠帶保護(hù)層，使界面處的光纖與膠帶連接在一起，加強(qiáng)界面處光纖保護(hù)。
[0015]膠帶與光纜的過渡區(qū)加了一個(gè)高溫保護(hù)套，保護(hù)套左端是扁平狀，可以放入Imm膠帶，右端是直徑略大于光纜的圓形，保護(hù)套左端和右端空隙部分用耐高溫硅膠填充，高溫光纜長度約為150-200cm，光纜末端連接一個(gè)光纖匹配接頭，便于與其他光纖光路連接。
[0016]膠帶的膠粘層經(jīng)過干燥工藝以后，為了避免外界物質(zhì)粘附在膠粘層上，影響膠粘層的粘附性，在膠粘層表面覆蓋了一層可揭除保護(hù)膜，使用傳感膠帶時(shí)，可直接撕除該保護(hù)膜。
[0017]使用傳感膠帶時(shí)，構(gòu)件表面需先用砂紙、銼刀等工具進(jìn)行拋光處理，然后用棉球蘸取丙酮或者無水乙醇擦洗拋光位置，直到棉球潔白為止；將傳感膠帶進(jìn)行適當(dāng)預(yù)拉后準(zhǔn)確放在粘貼位置，并用一小片平整薄片按住膠帶1-2分鐘，然后檢查膠帶有無氣泡、堯曲、脫膠等現(xiàn)象，如果影響應(yīng)變測量則應(yīng)重貼；為了延長傳感膠帶使用壽命，在粘貼完成之后可在膠帶表面和四周涂上耐高溫硅膠或者噴涂防潮劑，達(dá)到防潮、防水的功能。
[0018]本發(fā)明是一種能夠直接粘貼在高溫構(gòu)件表面，實(shí)現(xiàn)高溫構(gòu)件表面應(yīng)變實(shí)時(shí)檢測功能的傳感膠帶，能夠?qū)崿F(xiàn)被測構(gòu)件無損柔性檢測，并且通過光纖光柵的不同布局方式可實(shí)現(xiàn)一維或二維應(yīng)變檢測功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明專利中一種具有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶主視圖。
[0020]圖2為本發(fā)明專利中一種具有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶左視圖。
[0021]圖3為本發(fā)明專利中一種具有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶末端膠帶條主視圖。
[0022]圖4為本發(fā)明專利中一種具有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶末端膠帶條纏繞光纖形成膠帶保護(hù)層時(shí)的右視圖。
[0023]圖5為本發(fā)明專利中一種具有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶與光纜過渡區(qū)保護(hù)套主視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖1到5與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0025]—種具有聞溫應(yīng)變檢測功能的傳感I父帶右視圖如圖2所不,包括由厚度為10ym的進(jìn)口玻璃纖維布(I)和厚度為300 μ m的鐵氟龍樹脂(2)(聚四氟乙烯樹脂)構(gòu)成的膠帶基材，基材總厚度為400 μ m ;鐵氟龍樹脂中包含能長期耐250°C高溫的聚合物涂層光纖光柵(3)，光纖光柵采用的是標(biāo)準(zhǔn)尺寸耐高溫光纖光柵，即包層直徑為125 μ m聚酰亞胺涂敷層為155 μ m。
[0026]通過耐高溫光纖光柵的一維或二維布局方式，能實(shí)現(xiàn)高溫構(gòu)件表面一維或二維應(yīng)變檢測功能；光柵布局完成之后，將鐵氟龍樹脂(聚四氟乙烯樹脂)乳液涂覆在編織布上，使耐高溫光纖光柵和編織布被完全覆蓋，經(jīng)過干燥工藝乳液態(tài)的鐵氟龍樹脂將形成厚度為300 μ m的鐵氟龍樹脂層(2)，樹脂層的精確厚度和平整度由高溫膠帶生產(chǎn)設(shè)備控制。
[0027]包含傳感單元的基材成型之后，利用膠帶涂膠設(shè)備將環(huán)氧-聚酰亞胺膠涂敷在基材表面，綜合考慮膠帶生產(chǎn)工藝和膠帶使用性能，涂覆的環(huán)氧-聚酰亞胺膠(4)厚度為50 μ m，膠層厚度由膠帶涂布機(jī)控制。
[0028]傳感膠帶可以根據(jù)被測構(gòu)件實(shí)際情況，進(jìn)行適當(dāng)長寬比例縮放，以節(jié)約生產(chǎn)材料和適應(yīng)被測構(gòu)件。
[0029]為了保證光纖在膠帶界面處不發(fā)生斷裂，膠帶尾端光纖一側(cè)留有1mmXlmm的矩形膠帶條(9)，如圖3所示；將矩形膠帶條纏繞在光纖上，形成一個(gè)圓筒狀的膠帶保護(hù)層
(10)，如圖4所示，使界面處的光纖與膠帶連接在一起，加強(qiáng)界面處光纖保護(hù)。
[0030]膠帶與光纜的過渡區(qū)外加一個(gè)耐高溫保護(hù)套出)，保護(hù)套左端是扁平狀，這樣可以放入Imm膠帶，保護(hù)套右端直徑略大于光纜直徑，保護(hù)套左端卡住膠帶后空隙部分用耐高溫硅膠填充，右端做同樣處理，如圖5所示，高溫光纜(7)長度約為150-200cm，光纜末端連接一個(gè)光纖匹配接頭(8)，如圖1所示，便于與其他光纖光路連接。
[0031]膠帶的膠粘層(4)經(jīng)過干燥工藝以后，為了避免外界物質(zhì)粘附在膠粘層上，影響膠粘層的粘附性，在膠粘層表面覆蓋了一層可揭除保護(hù)膜(5)，如圖2所示，使用傳感膠帶時(shí)，可直接撕除該保護(hù)膜。
[0032]使用傳感膠帶時(shí)，構(gòu)件表面需先用砂紙、銼刀等工具進(jìn)行拋光處理，然后用棉球蘸取丙酮或者無水乙醇擦洗拋光位置，直到棉球潔白為止；將傳感膠帶進(jìn)行適當(dāng)預(yù)拉后準(zhǔn)確放在粘貼位置，并用一小片平整薄片按住膠帶1-2分鐘，然后檢查膠帶有無氣泡、堯曲、脫膠等現(xiàn)象，如果影響應(yīng)變測量則應(yīng)重貼，并且經(jīng)過一段高溫時(shí)間，膠層將固化在被測構(gòu)件表面；為了延長傳感膠帶使用壽命，在粘貼完成之后可在膠帶表面和四周涂上耐高溫硅膠或者噴涂防潮劑，達(dá)到防潮、防水的功能。
【權(quán)利要求】
1.一種具有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶，其特點(diǎn)在于:該膠帶包括進(jìn)口玻璃纖維布(I)、鐵氟龍樹脂層(2)、聚合物涂層光纖光柵(3)、膠粘層(4)和保護(hù)膜(5)，其中進(jìn)口玻璃纖維布和鐵氟龍樹脂層構(gòu)成膠帶基材，鐵氟龍樹脂層中設(shè)有聚合物涂層光纖光柵，膠粘層涂敷在基材表面，膠粘層表面覆蓋一層保護(hù)膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶，其特點(diǎn)在于:進(jìn)口玻璃纖維編織布(I)的厚度為100 μ m，鐵氟龍樹脂層(2)的厚度為300 μ m，聚合物涂層光纖光柵⑶可耐250 °C高溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶，其特點(diǎn)在于:膠粘層(4)采用的是環(huán)氧-聚酰亞胺膠，膠粘層厚度為50 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶，其特點(diǎn)在于:膠帶與光纜的過渡區(qū)加了一個(gè)高溫保護(hù)套￠)，保護(hù)套左端是扁平狀，右端是直徑略大于光纜的圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高溫應(yīng)變檢測功能的傳感膠帶，其特點(diǎn)在于:聚合物涂層光纖光柵通過一維或二維布局方式，可以實(shí)現(xiàn)一維或二維應(yīng)變檢測功能。
【文檔編號】C09J7/02GK204039315SQ201420234104
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】陳浩, 劉月明, 鄒建宇, 夏忠誠, 高曉良 申請人:中國計(jì)量學(xué)院