光纖粘好了，怎么知道貼得牢不牢?3個檢查小技巧

  一、光纖粘貼不牢固的影響

  OFDR設(shè)備傳感器常用的單模光纖，直徑細如發(fā)絲，它能對橋梁、復(fù)合材料構(gòu)件、管道等各類結(jié)構(gòu)開展高精度的應(yīng)變測試，是應(yīng)變監(jiān)測中不可或缺的傳感元件。而光纖的粘貼布設(shè)質(zhì)量直接決定測試效果，若粘貼過程中出現(xiàn)局部不牢固的問題，會影響應(yīng)變數(shù)據(jù)的采集與分析，導(dǎo)致被測結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)變時，無法精準(zhǔn)判斷應(yīng)變發(fā)生的具體位置，測試數(shù)據(jù)失去真實性。

  為直觀展示光纖粘貼不牢固的影響，我們以懸臂梁樣品為測試對象開展實驗，在懸臂梁表面粘貼兩根相同的單模光纖，其中一根整段粘貼牢固，另一根在紅框標(biāo)注位置存在未粘貼牢固的情況。

圖1懸臂梁樣品

  如圖2所示，懸臂梁是一端固定、一端自由的結(jié)構(gòu)，受力后固定端承受最大的力，形變也最明顯（既固定端應(yīng)變最大），從固定端往自由端走，受力和形變會慢慢變小，自由端的受力和形變幾乎為零（既自由端應(yīng)變最?。?。

圖 2懸臂梁加載圖

  對該懸臂梁樣品進行加載測試，施加正應(yīng)變，測試結(jié)果如圖2所示。左側(cè)為粘貼牢固的光纖應(yīng)變曲線，能精準(zhǔn)反映出懸臂梁上各點位的真實應(yīng)變值，其曲線變化與結(jié)構(gòu)受力形變規(guī)律相同；右側(cè)為存在粘貼不牢固問題的光纖應(yīng)變曲線，在對應(yīng)未粘牢的位置出現(xiàn)兩處平行段。這是因為被測物受力形變時，未粘牢段的光纖無法與被測物表面協(xié)同形變，僅受到整體拉力作用，因此無法準(zhǔn)確呈現(xiàn)各點的真實應(yīng)變數(shù)據(jù)。

圖3施加正應(yīng)變

  隨后對懸臂梁施加負應(yīng)變，測試曲線如圖3所示，與正應(yīng)變測試結(jié)果一致，右側(cè)光纖在之前未粘貼牢固的位置，再次出現(xiàn)兩處明顯的應(yīng)變平行段，進一步驗證了光纖粘貼不牢固對負應(yīng)變測試數(shù)據(jù)的同樣影響，說明無論承受拉應(yīng)變還是壓應(yīng)變，未粘牢的光纖都無法有效采集局部應(yīng)變信息。

圖4施加負應(yīng)變

  二、如何判斷光纖粘貼不牢固

  目測

  光纖布設(shè)并完成膠水粘貼后，待膠水完全凝固，可先通過目測完成初步檢查。正常粘貼牢固的情況下，凝固后的膠水會在光纖兩側(cè)形成均勻、連續(xù)的膠層，緊密包裹光纖并與被測物體表面無縫貼合。

  檢查時，可將被測結(jié)構(gòu)置于光線充足的環(huán)境中，對光觀察光纖的粘貼狀態(tài)，查看膠層的連續(xù)性與完整性。若光纖表面及兩側(cè)無膠水凝固痕跡，或膠層出現(xiàn)斷裂、空缺等情況，說明該段光纖大概率存在粘貼不牢固的問題，需對該區(qū)域進一步檢測，及補粘處理。如圖4粘貼對比圖中，可看到上方一根光纖有兩處明顯的膠層空缺，為典型的粘貼不牢固情況。

圖5粘貼對比圖

  輕推

  目測檢查僅能發(fā)現(xiàn)較為明顯的粘貼問題，部分細小的粘貼空隙、膠層與光纖或被測物貼合不緊密的情況，難以通過肉眼直接識別，此時可通過輕推的方式做進一步檢測。

  檢測時，選用棉簽、軟膠棒等質(zhì)地柔軟的物體，避免對纖細的光纖造成損壞，輕輕推動光纖的各個區(qū)段。由于光纖本身具有一定的收縮性和柔韌性，若某段光纖粘貼不牢固，輕推時該段光纖會與被測物表面發(fā)生相對位移，出現(xiàn)被輕易推開、翹起的現(xiàn)象，如圖5輕推光纖檢測所示。出現(xiàn)此類情況，需對該區(qū)域進行補膠處理。

圖6輕推光纖檢測

  設(shè)備測試

  目測和輕推為人工檢測方式，可排查出大部分粘貼問題，但效率較低，且只適合較短光纖鏈路檢測，大部分情況可借助OFDR設(shè)備開展檢測，這也是驗證光纖粘貼質(zhì)量效率較高的方式。

  對待測物施加小幅、均勻應(yīng)變。觀察應(yīng)變曲線，若曲線連續(xù)、平滑，無明顯的平行段、突變段，各點位應(yīng)變值符合受力規(guī)律，說明光纖全程粘貼牢固，可投入正式測試；若曲線異常情況，說明該位置光纖布設(shè)存在問題，需對該段定位后重新處理，確保光纖粘貼質(zhì)量達標(biāo)。

  三、總結(jié)

  綜上所述，在實驗前需對光纖布設(shè)結(jié)果進行仔細檢查，對光纖粘貼質(zhì)量的保障，就是對應(yīng)變數(shù)據(jù)真實性的保障。任何微小的脫膠都可能引發(fā)測試數(shù)據(jù)偏差，影響結(jié)構(gòu)健康評估結(jié)論。