1.波长调制型传感器的土工格室3D打印封装标定方法,其特征在于,包括土工格室3D打印装置(1),所述土工格室3D打印装置(1)包括热床(2)、步进电机(3)、喷头(4)、X‑Y‑Z三维传动系统、限位开关(8);所述热床(2)承接喷头(4)喷出的土工格室原料并进行加热,X‑Y‑Z三维传动系统带动喷头(4)和热床(2)在X,Y方向做二维平面运动,驱动喷头(4)在Z方向做上下运动;
所述喷头(4)包括预热组件(401)、电阻式加热器(402)、喷嘴(403)、散热管(404)和输料管(405),首先通过预热组件(401)对打印高温材料进行预热并使用封闭结构来减缓温度的变化,形成一个稳定的打印温度并缩小打印成型温度和打印环境温度之间的温差,输料管(405)置于散热管(404)中,且输料管(405)伸出预热组件(401)外,与喷嘴(403)连接,电阻式加热器(402)置于预热组件(401)上;
所述方法包括以下步骤:
(a)预先设计土工格室的三维立体模型,土工格室的建模尺寸及网孔形状,并根据三维立体模型控制X‑Y‑Z三维传动系统调整喷头(4)与热床(2)的相对高度和位置;
(b)将土工格室3D模型的打印机放入15‑35℃,湿度20‑50%中的环境中,将切片软件切片后的土工格室3D模型进行打印,打印至土工格室高度的50%时停止土工格室打印,形成下层土工格室(903),依据刻槽信息利用刻槽机在下层土工格室(903)上预留刻槽(902),待下层土工格室(903)温度降低至30~70℃时将波长调制型传感器用强力胶水嵌入到在预留的刻槽(902)中,待波长调制型传感器(904)完全固定好后将热床(2)下调 0.1‑0.3mm,再进行打印剩余上层土工格室(901),拆除辅助支撑后施加压力于传感器封装完成的格室上,使上下层3D打印土工格室(9)粘接充分;
(c)土工格室外部引出的裸纤采用套管进行保护,且要求光纤纤芯层与包层、涂覆层机械性能相同,光纤光栅和所述套管与3D打印土工格室变形一致并用环氧树脂胶将套管与格室的连接部分粘合;
封装于土工格室中的波长调制型传感器(904)波长变化与应变变化的关系的标定方法,包括以下步骤:
(1)刚结束3D打印的模型温度较高,波长调制型传感器(904)刚放置于土工格室刻槽中时会受到高温影响产生拉应变,封装结束材料硬化会有残余应变,通过预设补偿器(905)来补偿温度、材料硬化因素造成的应变;
(2) 待波长调制型传感器(904)波长在自然状态下稳定后,通过砝码对土工格室逐级加载施加拉力,使得土工格室多次拉伸,每次拉伸对光栅区进行波长测量,取多次所测波长的平均值代表真实波长;
(3) 通过逐级卸载的形式对波长调制型传感器(904)进行标定;
(4) 通过拟合可得封装于3D打印土工格室中波长调制型传感器(904)波长变化与应力变化之间存在良好的线性关系。
2.根据权利要求1所述的波长调制型传感器的土工格室3D打印封装标定方法,其特征在于,所述的X‑Y‑Z三维传动系统包括X轴传动装置(5),Y轴传动装置(6),Z轴传动装置(7),Y轴传动装置(6)控制Y轴方向运动时,将热床(2)置于滑块(604)上,滑块(604)置于滑轨(601)上,通过导向轴(602)上的Y轴步进电机(603)使得滑块(604)在滑轨(601)上沿Y轴方向运动,从而带动热床(2)沿Y方向运动。
3.根据权利要求1所述的波长调制型传感器的土工格室3D打印封装标定方法,其特征在于,所述的热床(2)采用PCB热床,用于承接喷头喷出的土工格室原料并进行加热,保证波长调制型传感器(904)能与3D打印的土工格室(9)协调变形。
4.根据权利要求1所述的波长调制型传感器的土工格室3D打印封装标定方法,其特征在于,土工格室的建模尺寸为:格室高度100‑240mm,节点距离250‑480mm,片材厚度≥
1.3mm。
5.根据权利要求1所述的波长调制型传感器的土工格室3D打印封装标定方法,其特征在于,3D打印土工格室的材料采用碳纤维材料。
6.根据权利要求5所述的波长调制型传感器的土工格室3D打印封装标定方法,其特征在于,调节喷头(4)的挤出速度为360~720r/min,填充速度与挤出速度相匹配,使喷头(4)的空走过程更顺利;通过热床(2)、封闭式的喷头(4)、预热组件(401)和电阻式加热器(402)使打印机加热温度稳定320℃以上。