[發明專利]一種小型的光纖光柵加速度傳感器的制備方法

無效

• 申請號: 201110225631.X
• 申請日: 2011-08-08
• 公開（公告）號: CN102323447A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 張東生;水彪;孟匯
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01P15/03
• 分類號: G01P15/03;G01P1/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張安國;伍見

技術領域

本發明涉及一種小型的光纖光柵加速度傳感器的制作方法，具體是用鍍銅的方法制作微型光纖光柵加速度傳感器，屬于光纖傳感技術領域。

技術背景

光纖光柵傳感器與傳統的電類傳感器相比有很多優點，如無源無電，抗電磁干擾，信號傳輸距離遠，采用一根光纖可實現多點準分布式測量，現在光纖光柵傳感器被廣泛用來測應力、應變、溫度、振動、壓力等物理量。

長期以來光纖光柵加速度傳感器的響應頻率帶寬、高靈敏和小型化等方面問題一直沒有得到很好的解決。中國專利200410066814.1公開的“基于光纖光柵的光纖微振動傳感器”，利用懸浮的光纖布喇格光柵與被測物的共振來測量被測物的振幅和頻率。此結構采用一個光纖光柵，利用其微彎損耗原理來測量振動，其信噪比小、測量精度差、靈敏度低；中國專利200520098628.6公開的“雙懸臂梁光纖光柵振動傳感器”，此結構采用兩個光柵，提出了光纖光柵絕對振動測量和可匹配濾波解調方案。此發明利用粘貼在懸臂梁上的傳感光柵測物體的振動，將物體的振動參量轉化為光柵反射波長的變化，再通過波長解調測得被測量。此結構具有自動溫度補償功能，但其采用膠粘劑粘貼光柵，其重復性和耐久性得不到保證；專利號為ZL200720300082.7的“一種新型的光纖光柵高頻加速度傳感器”中傳感器由鋼管、質量塊組成彈性系統，將光纖光柵粘貼在鋼管內部來感知應變，利用雙光纖光柵匹配濾波解調技術解調。該結構雖然可以測得較高的頻率，但其封裝工藝也是用膠黏劑粘貼光柵，耐久性能得不到保證。

發明內容

本發明的目的在于針對光纖光柵加速度傳感器在工程應用中的實際需要和現有技術的不足，提供一種小型的光纖光柵加速度傳感器的制作方法。采用這種方式制備的光纖光柵加速度傳感器具有較好的頻率響應和較高的靈敏度，同時體積進一步縮小，可以在機械、冶金和化工等領域得到廣泛應用。

本發明的目的是通過如下措施達到的：

本發明的光纖光柵加速度傳感器的制作方法，所述的傳感器主要由兩個串接的波長不同的第1光纖光柵和第2光纖光柵、質量塊和傳感器外殼組成，該傳感器的制作方法是先在串接的第1光纖光柵和第2光纖光柵的光纖表面鍍金屬膜，并以表面鍍金屬膜光纖本身為彈性體，將質量塊焊接固定于鍍有金屬膜的第1光纖光柵和第2光纖光柵中間，光纖兩端焊接固定在傳感器外殼上，尾纖用不銹鋼管與外接光纜或光纖保護套管緊固保護，這樣就制備了一個小型化的光纖光柵加速度傳感器。

本發明的制作方法中，所述的光纖表面鍍金屬膜，是通過磁控濺射鍍膜在兩個串接的第1光纖光柵和第2光纖光柵的光纖表面鍍金屬膜，然后，再利用電鍍方式將鍍金屬膜層加厚。

本發明的制作方法中，所述的光纖表面鍍金屬膜，是光纖在表面做清潔處理后用磁控濺控濺射的方法預鍍一層銅或銀膜，再電鍍銅將鍍層加厚。

本發明的制作方法中，其光纖兩端用錫焊或釬焊方式固定在傳感器外殼上。

本發明與現有技術相比具有如下突出特點：

1、加速度傳感器的主要部分——彈性體和質量塊，都是通過鍍金屬膜方式制備，體積小、重量輕；

2、整個傳感器的制作過程沒有使用膠黏劑，保證了傳感器的耐久性和可靠性。

附圖說明

圖1為本發明光纖光柵加速度傳感器結構示意圖

圖中：1-光纖，2-金屬膜，3-上光纖焊接固定端頭，4-第1光纖光柵，5-質量塊，6-第2光纖光柵，7-傳感器外殼，8-下光纖焊接固定端頭。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的技術方案和實現原理作進一步描述。將串接在一起的波長不同的第1光纖光柵4和第2光纖光柵5表面做清潔處理后用磁控濺射的方法預鍍一層銅或銀膜，再電鍍銅將鍍層加厚；然后，將鍍銅光纖穿過中心軸有孔的質量塊5，將兩個光纖光柵中間位置對準質量塊5，用錫焊或釬焊方式將光纖與質量塊5固定，張拉光纖兩端，使用錫焊或釬焊方式將光纖與上光纖焊接固定端頭3和下光纖焊接固定端頭8固定，上光纖焊接固定端頭3和下光纖焊接固定端頭8是使用錫焊或激光焊接在機殼7上的，尾纖用不銹鋼管與外接光纜(或其它光纖保護套管)緊固保護。