[實用新型]一種光纖F-P腔傳感器的制作裝置

有效

• 申請號: 201320810248.5
• 申請日: 2013-12-07
• 公開（公告）號: CN203605957U
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 郭士生;王英英;閆波;付豪;李舜水;王昌;劉小會;趙慶超;趙文安;尚盈;呂京生;翟瑞占
• 申請（專利權）人: 山東省科學院激光研究所
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G02B6/255
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 曲志波

技術領域

本實用新型屬于光纖傳感器技術領域，涉及到一種光纖測壓傳感器，特別是一種光纖F-P腔測壓傳感器的制作裝置。

背景技術

在油田開發過程中需要對井下溫度、壓力等參數進行實時監測，了解井下的物理狀態從而優化采油方案，提高采油效率，由于井下的惡劣環境，傳統的電子傳感器無法在井下長期穩定的工作，光纖傳感器以其抗干擾能力強、耐腐蝕、可靠性能好等優點受到越來越廣泛的應用。

1991年Murphy等人制作了F-P光纖傳感器，其特征是將兩根端面切平的裸光纖置于一根內徑與裸纖直徑相匹配的準直毛細管中，兩裸纖端面與兩者之間的空氣腔形成F-P腔，F-P光纖傳感器靈敏度高，易于實現對井下溫度、壓力等物理參數的高精確測量。目前，光纖F-P腔傳感器在油田井下溫度壓力，文獻“Developments?on?Optical?Fiber?Sensing?Technologies?Applied?in?Oilfield”，橋梁應變監測，文獻“Application?research?of?submerged?F-P?optical?fiber?strain?sensor?used?in?the?health?monitoring?of?concrete?bridge”等領域得到廣泛應用。

光纖F-P腔的焊接主要是插入毛細玻璃管的光纖與毛細玻璃管的固定，文獻“Phase-shifted?transmission/reflection-type?hybrid?extrinsic?Fabry-Perot?interferometric?optical?fiber?sensor”和文獻“Extrinsic?Fabry-Perot?Interferometer?System?Using?Wavelength?Modulated?Source”中采用環氧樹脂膠粘接光纖與毛細管，由于環氧樹脂膠高溫下不穩定，存在蠕變，導致環氧樹脂膠粘的光纖F-P腔性能不穩定，不能耐高溫且強度差，密封性能差等缺點，無法適用于油井下的惡劣環境。文獻“光纖F-P干涉儀傳感器封裝方法的研究”中采用單側高頻CO2脈沖激光熱熔固定的方法，該方法由于在焊點處受力不均易導致毛細玻璃管在焊點處彎曲變形，另外，由于只是單側熱熔，即使將光纖與玻璃管焊接住也不能保證完全密封。文獻“Fiber?Optical?pressure?and?temperature?sensors?for?oil?down?hole?application”中采用三束成120°的CO2激光束熱熔的方法固定光纖與毛細玻璃管，但由于毛細玻璃管直徑小，因此需要非常精細的調節，系統要求精度高且搭建系統成本高。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種利用氫氧焰高溫熱熔熔接光纖與玻璃管制作光纖F-P腔傳感器的裝置，通過氫氧焰加熱熱熔毛細玻璃管，使毛細玻璃管壁熔化，同時在抽氣的作用下使得毛細玻璃管壁向內癟與光纖熔接在一起。

本實用新型的技術方案是，一種光纖F-P腔傳感器的制作裝置，它包括設置有固定座的裝置支架，在固定座中固定有圓錐滾子軸承；中空的固定軸頂部與中空的三爪卡盤固定連接；固定軸中部穿過圓錐滾子軸承支撐固定在裝置支架上并相對于裝置支架繞固定軸的軸線樞轉，固定軸底部與大同步帶輪固定連接；大同步帶輪與步進電機驅動的小同步帶輪通過皮帶傳動；中空的管軸穿過三爪卡盤和固定軸中心，管軸的上部由三爪卡盤夾持并隨三爪卡盤轉動，管軸的下端插入到固定在裝置支架上的管軸底座中，管軸底座通過兩個密封圈實現與管軸的動密封，真空泵通過塔形接頭連接在管軸底座上，塔形接頭通過密封圈和螺紋實現與管軸底座的密封固定；管軸頂端設置有異徑管，在異徑管上設置有毛細玻璃管固定夾具。

本方案的具體特點還有，所述毛細玻璃管固定夾具包括旋裝在異徑管上的固定螺母，設置在異徑管中的中空的銅底座和銅座，銅底座外緣設置有臺階面，銅座套裝在銅底座外緣與異徑管內壁緊配合；在銅座頂部設置有臺階孔，臺階孔上部固定設置準直玻璃管，臺階孔下部允許毛細玻璃管穿過，準直玻璃管的內徑與毛細玻璃管的外徑相匹配；在銅座內腔設置有橡膠墊圈，在橡膠墊圈的中央設置有通孔，通孔的直徑略小于毛細玻璃管的外徑；固定螺母旋入異徑管時壓緊銅座以及橡膠墊圈和銅底座實現毛細玻璃管在管軸頂端的固定和密封。

管軸底座通過螺釘固定在裝置支架上，通過固定的三爪卡盤、固定軸以及管軸底座保證管軸旋轉時的同軸度。

大同步帶輪卡入固定座底端的臺階上，并通過下端的緊固螺母定位及固定。

圓錐滾子軸承緊卡在固定座內的臺階上，通過鍵固定。