光纖粘好了，怎么知道貼得牢不牢?3個(gè)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(xì)如發(fā)絲，它能對(duì)橋梁、復(fù)合材料構(gòu)件、管道等各類結(jié)構(gòu)開(kāi)展高精度的應(yīng)變測(cè)試，是應(yīng)變監(jiān)測(cè)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(cè)試效果，若粘貼過(guò)程中出現(xiàn)局部不牢固的問(wèn)題，會(huì)影響應(yīng)變數(shù)據(jù)的采集與分析，導(dǎo)致被測(cè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，無(wú)法精準(zhǔn)判斷應(yīng)變發(fā)生的具體位置，測(cè)試數(shù)據(jù)失去真實(shí)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(cè)試對(duì)象開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，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(huì)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(duì)該懸臂梁樣品進(jìn)行加載測(cè)試，施加正應(yīng)變，測(cè)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(diǎn)位的真實(shí)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(wèn)題的光纖應(yīng)變曲線，在對(duì)應(yīng)未粘牢的位置出現(xiàn)兩處平行段。這是因?yàn)楸粶y(cè)物受力形變時(shí)，未粘牢段的光纖無(wú)法與被測(cè)物表面協(xié)同形變，僅受到整體拉力作用，因此無(wú)法準(zhǔn)確呈現(xiàn)各點(diǎn)的真實(shí)應(yīng)變數(shù)據(jù)。

圖3施加正應(yīng)變

  隨后對(duì)懸臂梁施加負(fù)應(yīng)變，測(cè)試曲線如圖3所示，與正應(yīng)變測(cè)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(jìn)一步驗(yàn)證了光纖粘貼不牢固對(duì)負(fù)應(yīng)變測(cè)試數(shù)據(jù)的同樣影響，說(shuō)明無(wú)論承受拉應(yīng)變還是壓應(yīng)變，未粘牢的光纖都無(wú)法有效采集局部應(yīng)變信息。

圖4施加負(fù)應(yīng)變

  二、如何判斷光纖粘貼不牢固

  目測(cè)

  光纖布設(shè)并完成膠水粘貼后，待膠水完全凝固，可先通過(guò)目測(cè)完成初步檢查。正常粘貼牢固的情況下，凝固后的膠水會(huì)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(cè)物體表面無(wú)縫貼合。

  檢查時(shí)，可將被測(cè)結(jié)構(gòu)置于光線充足的環(huán)境中，對(duì)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(wú)膠水凝固痕跡，或膠層出現(xiàn)斷裂、空缺等情況，說(shuō)明該段光纖大概率存在粘貼不牢固的問(wèn)題，需對(duì)該區(qū)域進(jìn)一步檢測(cè)，及補(bǔ)粘處理。如圖4粘貼對(duì)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(duì)比圖

  輕推

  目測(cè)檢查僅能發(fā)現(xiàn)較為明顯的粘貼問(wèn)題，部分細(xì)小的粘貼空隙、膠層與光纖或被測(cè)物貼合不緊密的情況，難以通過(guò)肉眼直接識(shí)別，此時(shí)可通過(guò)輕推的方式做進(jìn)一步檢測(cè)。

  檢測(cè)時(shí)，選用棉簽、軟膠棒等質(zhì)地柔軟的物體，避免對(duì)纖細(xì)的光纖造成損壞，輕輕推動(dòng)光纖的各個(gè)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(shí)該段光纖會(huì)與被測(cè)物表面發(fā)生相對(duì)位移，出現(xiàn)被輕易推開(kāi)、翹起的現(xiàn)象，如圖5輕推光纖檢測(cè)所示。出現(xiàn)此類情況，需對(duì)該區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)膠處理。

圖6輕推光纖檢測(cè)

  設(shè)備測(cè)試

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

  對(duì)待測(cè)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(wú)明顯的平行段、突變段，各點(diǎn)位應(yīng)變值符合受力規(guī)律，說(shuō)明光纖全程粘貼牢固，可投入正式測(cè)試；若曲線異常情況，說(shuō)明該位置光纖布設(shè)存在問(wèn)題，需對(duì)該段定位后重新處理，確保光纖粘貼質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

  三、總結(jié)

  綜上所述，在實(shí)驗(yàn)前需對(duì)光纖布設(shè)結(jié)果進(jìn)行仔細(xì)檢查，對(duì)光纖粘貼質(zhì)量的保障，就是對(duì)應(yīng)變數(shù)據(jù)真實(shí)性的保障。任何微小的脫膠都可能引發(fā)測(cè)試數(shù)據(jù)偏差，影響結(jié)構(gòu)健康評(píng)估結(jié)論。