[發明專利]適用于真空環境下的異形基底光纖光柵傳感器

有效

• 申請號: 201710196245.X
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106840455B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 祝連慶;閆光;劉鋒;婁小平;姚齊峰;董明利;何巍
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 北京律恒立業知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11416
• 代理人: 顧珊;龐立巖

一種適用于真空環境下的異形基底光纖光柵傳感器，其特征在于：包括溫度傳感器設計與溫度傳感器封裝，其中溫度傳感器封裝材料為鋁合金，加工成異形基底，并選取裸光纖光柵兩端用調整架固定，用環氧樹脂將塑料套管粘結在光纖光柵兩端，以作為防護層使用，然后將光纖光柵與APC/FC熔接，并接于調整好的光纖光柵解調儀用于監控固化時中心波長的變化，將柵區置于封裝結構深槽中央，待中心波長值穩定后，使用環氧樹脂對光纖光柵進行封裝，并固化。

技術領域

本專利涉及一種適用于真空環境下的封裝氣體的光纖光柵傳感器，屬于光纖傳感領域。

背景技術

光纖傳感技術自20世紀70年代以來經過40年的發展，已經不斷成熟，得到世界范圍內的廣泛關注。作為光纖傳感原理中的優秀代表，基于光纖光柵的傳感技術成為傳感領域內發展最快的技術之一，涌現出各種基于光纖光柵原理的新型光纖傳感器，并已在諸多領域取得了廣泛的應用。光纖光柵傳感器具有纖細質輕、抗電磁干擾、靈敏度高、耐環境、強度高、穩定性好，可植入復合材料等諸多優點，特別是支持多種編碼復用，支持多參量、可編程、自檢測，易于實現大規模、高密集、多點網絡化和分布式測量。

1978年，加拿大通信研究中心K.O.Hill等人發現并制作出第一根光纖光柵。1989年，Morey提出將光纖光柵用于傳感元件，使得光纖光柵在光纖傳感領域備受關注。光纖光柵溫度傳感器以其抗電磁干擾、體積小、質量輕等特點，廣泛被應用于航空航天、石油管道等領域的溫度測量。國內相關領域的專家學者對光纖光柵溫度傳感器也進行了許多研究工作。2007年，武漢理工大學郭明金等人設計了兩種光纖光柵溫度傳感器封裝，并對它們的低溫特性進行了實驗研究，溫度靈敏度系數分別為28.2pm/℃和21.3pm/℃；2010年，燕山大學張燕君等人研制了一種分布式光纖光柵電纜溫度傳感器，在20～100℃范圍內線性度良好，達99.8％；2013年，中國地震局馬曉川等人對高靈敏度穩定光纖光柵溫度傳感器進行了研究，測得其靈敏度系數達345.9pm/℃；2014年，北京信息科技大學對管式封裝的光纖光柵溫度傳感器進行了研究，增敏性封裝溫度靈敏度系數達29.97pm/℃。

發明內容

一種適用于真空環境下的異形基底光纖光柵傳感器，其特征在于：包括溫度傳感器設計與溫度傳感器封裝，其中溫度傳感器封裝材料為鋁合金，加工成異形基底，并選取裸光纖光柵兩端用調整架固定，用環氧樹脂將塑料套管粘結在光纖光柵兩端，以作為防護層使用，然后將光纖光柵與APC/FC熔接，并接于調整好的光纖光柵解調儀用于監控固化時中心波長的變化，將柵區置于封裝結構深槽中央，待中心波長值穩定后，使用環氧樹脂對光纖光柵進行封裝，并固化。

優選地，選用鋁合金7075T6為溫度傳感器封裝材料。

優選地，對所述傳感器進行Ansys有限元模擬分析時，施加約束及邊界條件均為固定約束和拉伸應力。

優選地，所述傳感器置于測試點，并不對其本身與被測件之間加以固定。

應當理解，前述大體的描述和后續詳盡的描述均為示例性說明和解釋，并不應當用作對本發明所要求保護內容的限制。

附圖說明

參考隨附的附圖，本發明更多的目的、功能和優點將通過本發明實施方式的如下描述得以闡明，其中：

圖1示出了根據本發明的光纖光柵傳感器的封基底尺寸；

圖2示出了根據本發明的光纖光柵傳感器的基底三維圖；

圖3示出了根據本發明的光纖光柵傳感器的封裝形式；

圖4示出了根據本發明的光纖光柵傳感器的ANSYS網格；

圖5示出了根據本發明的光纖光柵傳感器的底板應變；

圖6示出了根據本發明的光纖光柵傳感器的傳感器底部應變；