传感器内置的智能钢绞线及其制作方法与流程

1.本发明涉及钢绞线技术领域，特别涉及一种传感器内置的智能钢绞线及其制作方法。


背景技术：

2.中国专利公开了申请号：201621203505，名称为：“光纤光栅智能钢绞线”的专利，该专利是在中心丝上设置至少一个凹槽，在凹槽内放置光栅的结构来实现监测钢绞线受力状态，这种结构，需在中心丝上刻槽，存在以下问题:（1）张拉时，由于钢绞线边丝的挤压，特别是夹片咬合处的挤压，极有可能损坏传感器；（2）在中心丝外表面移植传感器，其获得的应力不一定均匀，影响测力精度；（3）由于刻槽的不可控因素，容易影响钢丝自身的强度；（4）刻槽需要打散边丝，刻完之后再重新绞合，工序较为复杂。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种可以解决上述问题的传感器内置的智能钢绞线及其制作方法。
4.本发明的解决方案是这样的：一种传感器内置的智能钢绞线，包括边钢丝、中心钢丝，所述中心钢丝的中心孔孔径不大于1mm，中心孔内固定传感器，通过传感器检测钢绞线的应变。
5.更具体的技术方案还包括：所述中心钢丝的中心孔为贯通钢丝两端面的通孔，所述传感器传感器分布在中心钢丝中心孔内。
6.进一步的：所述传感器组件中的传感器为n个，n≥1，在中心孔内为间距设置或者连续设置。
7.进一步的：所述传感器为光纤，通过光纤本身的布里渊散射特性来测量应变。
8.进一步的：所述传感器为刻在光纤的光栅，光纤为传感器载体。
9.进一步的：所述传感器为应变片，采用传感器载体固定应变片。
10.进一步的：所述传感器载体为碳纤维棒或钢丝。
11.进一步的：中心孔内固定传感器或者传感器载体是采用粘结剂粘结固定。
12.一种传感器内置的智能钢绞线的制作方法，其特征在于：包括步骤：（1）钢绞线制作步骤：将带孔的中心钢丝和不带孔的边钢丝绞合成带有中心孔的钢绞线，按需截取一定长度的钢绞线；（2）采用如下三种步骤之一制作传感器组件：1）当传感器采用光纤时，将传感器穿过中心钢丝的中心孔；2）当传感器采用光纤光栅，在光纤上刻制光纤光栅，将n个光栅采用间距设置或者连续设置刻制在光纤上；3）传感器采用应变片时，采用传感器载体固定应变片，将n个传感器与传感器载体采用间距设置或者连续设置连接成条状，传感器载体为碳纤维棒或钢丝；
（3）传感器组件植入步骤：将钢绞线拉直后，传感器组件的一端头从中心钢丝的中心孔一端放入，采用牵引绳牵引方式或者气吹方式或者牵引绳与气吹联合的方式使传感器组件从中心钢丝中心孔的另一端伸出；（4）封装步骤：对载体纤维棒两端施加拉力拉直，使载体纤维棒固定于中心钢丝中心孔的中心，将粘结剂从中心孔一端注入载体纤维棒与中心孔壁的空隙中，粘结剂从中心孔另一端流出，待粘结剂均匀流出且无气泡，即塞住流出口，粘结剂凝固。
13.本发明的优点是传感器组件位于中心钢丝的中心孔内，变形方向与钢绞线变形方向基本一致，其获得的应力均匀，测力精度准确，不影响钢绞线的强度。
附图说明
14.图1是本发明的结构示意图。
15.图2是中心钢丝2的结构示意图。
16.图3是本发明的三维结构示意图。
17.图4是中心钢丝2的剖面图。
18.图5是本发明中传感器及载体都为光纤的剖面图。
19.附图部件明细为：1、边钢丝，2、中心钢丝，3、粘结剂，4、传感器载体，5、传感器。
具体实施方式
20.如图1、3所示，本发明的传感器内置的智能钢绞线包括边钢丝1、中心钢丝2，所述中心钢丝2的中心孔孔径不大于1mm，中心孔内固定传感器5，通过传感器5检测钢绞线的应变。
21.如图2、4所示，中心钢丝2的中心孔为贯通钢丝两端面的通孔，所述传感器5分布在中心钢丝2中心孔内；传感器5采用三种：1、传感器5为光纤，通过光纤本身的布里渊散射特性来测量应变，如图5所示。
22.2、传感器5为刻在光纤的光栅，光纤为传感器载体4；传感器5为n个，n≥1，传感器5为间距设置，可以设置为间距设置或连续设置，如果采用间距设置，其间距为等间距或者不等间距，如图4所示。
23.3、传感器5为应变片，碳纤维棒或钢丝为传感器载体4，传感器5为n个，n≥1，传感器5为间距设置，可以设置为间距设置或连续设置，如果采用间距设置，其间距为等间距或者不等间距，如图4所示。
24.中心孔内固定传感器组件是采用粘结剂粘结固定，粘结剂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基醋树脂、热固性甲丙烯酸树脂、改性酚醛树脂或阻燃性树脂中的一种、两种或多种。
25.本发明一种传感器内置的智能钢绞线的制作方法有如下实施例：实施例一本发明一种传感器内置的智能钢绞线的制作方法具体实施例一为：（1）钢绞线制作步骤：将带孔的中心钢丝和不带孔的边钢丝绞合成带有中心孔的钢绞线，按需截取一定长度的钢绞线；
（2）制作传感器组件步骤：传感器5采用光纤，将传感器5穿过中心钢丝的中心孔，传感器为使用布里渊散射的分布式光纤传感技术的光纤；（3）传感器组件植入步骤：将钢绞线拉直后，将传感器5的一端头从中心钢丝的中心孔一端放入，采用牵引绳牵引方式或者气吹方式或者牵引绳与气吹联合的方式使传感器5从中心钢丝中心孔的另一端伸出。
26.其中：牵引绳牵引方式的操作步骤为：先将牵引绳穿过中心孔，将牵引绳一端与传感器组件的一端连接，拉动另一端的牵引绳，在牵引绳被拉出的同时，将传感器组件植入中心孔内。
27.气吹法方式的操作步骤与传统气吹光缆敷设施工的方式基本一致。
28.牵引绳与气吹联合方式是将上述两种方式进行综合操作。
29.（4）封装步骤：对光纤两端施加拉力拉直，使光纤固定于中心钢丝中心孔的中心，将粘结剂从中心孔一端注入光纤与中心孔壁的空隙中，粘结剂从中心孔另一端流出，待粘结剂均匀流出且无气泡，即塞住流出口，粘结剂凝固。粘结剂凝固后，光纤与中心钢丝充分粘结封装成一体，即得到传感器内置的智能钢绞线。粘结剂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基醋树脂、热固性甲丙烯酸树脂、改性酚醛树脂或阻燃性树脂中的一种、两种或多种。
30.实施例二本发明一种传感器内置的智能钢绞线的制作方法具体实施例二为：（1）钢绞线制作步骤：将带孔的中心钢丝和不带孔的边钢丝绞合成带有中心孔的钢绞线，按需截取一定长度的钢绞线；（2） 制作传感器组件步骤：传感器采用光纤光栅，在光纤上刻制光纤光栅，将n个光栅采用间距设置或者连续设置刻制在光纤上；（3）传感器组件植入步骤：将钢绞线拉直后，光纤的一端头从中心钢丝的中心孔一端放入，采用牵引绳牵引方式或者气吹方式或者牵引绳与气吹联合的方式使光纤从中心钢丝中心孔的另一端伸出。
31.其中：牵引绳牵引方式的操作步骤为：先将牵引绳穿过中心孔，将牵引绳一端与光纤的一端连接，拉动另一端的牵引绳，在牵引绳被拉出的同时，将光纤植入中心孔内。
32.气吹法方式的操作步骤与传统气吹光缆敷设施工的方式基本一致。
33.牵引绳与气吹联合方式是将上述两种方式进行综合操作。
34.（4） 封装步骤：对光纤两端施加拉力拉直，使光纤固定于中心钢丝中心孔的中心，将粘结剂从中心孔一端注入光纤与中心孔壁的空隙中，粘结剂从中心孔另一端流出，待粘结剂均匀流出且无气泡，即塞住流出口，粘结剂凝固。粘结剂凝固后，光纤与中心钢丝充分粘结封装成一体，即得到传感器内置的智能钢绞线。粘结剂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基醋树脂、热固性甲丙烯酸树脂、改性酚醛树脂或阻燃性树脂中的一种、两种或多种。
35.实施例三：本发明一种传感器内置的智能钢绞线的制作方法具体实施例三为：（1）钢绞线制作步骤：将带孔的中心钢丝和不带孔的边钢丝绞合成带有中心孔的钢绞线，按需截取一定长度的钢绞线；（2） 制作传感器组件步骤：传感器采用应变片，采用传感器载体4固定应变片，将n个传
感器与传感器载体采用间距设置或者连续设置连接成条状，传感器载体4为碳纤维棒；（3） 传感器组件植入步骤：将钢绞线拉直后，碳纤维棒的一端头从中心钢丝的中心孔一端放入，采用牵引绳牵引方式或者气吹方式或者牵引绳与气吹联合的方式使碳纤维棒从中心钢丝中心孔的另一端伸出。
36.其中：牵引绳牵引方式的操作步骤为：先将牵引绳穿过中心孔，将牵引绳一端与碳纤维棒的一端连接，拉动另一端的牵引绳，在牵引绳被拉出的同时，将碳纤维棒植入中心孔内。
37.气吹法方式的操作步骤与传统气吹光缆敷设施工的方式基本一致。
38.牵引绳与气吹联合方式是将上述两种方式进行综合操作。
39.（4） 封装步骤：对碳纤维棒两端施加拉力拉直，使碳纤维棒固定于中心钢丝中心孔的中心，将粘结剂从中心孔一端注入碳纤维棒与中心孔壁的空隙中，粘结剂从中心孔另一端流出，待粘结剂均匀流出且无气泡，即塞住流出口，粘结剂凝固。粘结剂凝固后，碳纤维棒与中心钢丝充分粘结封装成一体，即得到传感器内置的智能钢绞线。粘结剂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基醋树脂、热固性甲丙烯酸树脂、改性酚醛树脂或阻燃性树脂中的一种、两种或多种。
40.实施例四：本发明一种传感器内置的智能钢绞线的制作方法具体实施例四为：（1）钢绞线制作步骤：将带孔的中心钢丝和不带孔的边钢丝绞合成带有中心孔的钢绞线，按需截取一定长度的钢绞线；（2） 制作传感器组件步骤：传感器采用应变片，采用传感器载体4固定应变片，将n个传感器与传感器载体采用间距设置或者连续设置连接成条状，传感器载体4为钢丝；（3） 传感器组件植入步骤：将钢绞线拉直后，钢丝的一端头从中心钢丝的中心孔一端放入，采用牵引绳牵引方式或者气吹方式或者牵引绳与气吹联合的方式使钢丝从中心钢丝中心孔的另一端伸出。
41.其中：牵引绳牵引方式的操作步骤为：先将牵引绳穿过中心孔，将牵引绳一端与钢丝的一端连接，拉动另一端的牵引绳，在牵引绳被拉出的同时，将钢丝植入中心孔内。
42.气吹法方式的操作步骤与传统气吹光缆敷设施工的方式基本一致。
43.牵引绳与气吹联合方式是将上述两种方式进行综合操作。
44.（4）封装步骤：对钢丝两端施加拉力拉直，使钢丝固定于中心钢丝中心孔的中心，将粘结剂从中心孔一端注入钢丝与中心孔壁的空隙中，粘结剂从中心孔另一端流出，待粘结剂均匀流出且无气泡，即塞住流出口，粘结剂凝固。粘结剂凝固后，钢丝与中心钢丝充分粘结封装成一体，即得到传感器内置的智能钢绞线。粘结剂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基醋树脂、热固性甲丙烯酸树脂、改性酚醛树脂或阻燃性树脂中的一种、两种或多种。
45.以上所述，仅是本发明的较佳实施例子而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许改动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与装饰，均仍属于本发明的范畴内。