[發明專利]一種一體化光纖大壓力傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201710213633.4
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN107063554B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 劉鐵根;江俊峰;王雙;劉琨;張偉航
• 申請（專利權）人: 天津大學;天津求實飛博科技有限公司
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

1.一種一體化光纖大壓力傳感器的制作方法，基于一體化光纖大壓力傳感器，該傳感器包括傳感單元、玻璃毛細管(3)、傳感器體(4)、焊接點(5)、外殼(7)和法布里-珀羅腔(8)；傳感單元由感壓膜片(1)、玻璃基底(2)和傳輸光纖(6)構成；其中感壓膜片(1)底面經過拋光處理，作為彈性膜片感受壓力，同時作為法布里-珀羅腔(8)的第二個反射面；玻璃基底(2)的上表面中部腐蝕有微腔，微腔底部作為法布里-珀羅腔(8)的第一個反射面，微腔的腐蝕深度決定法布里-珀羅腔(8)的初始長度；玻璃基底(2)與傳感器體(4)間通過陽極鍵合的方式連接為一體；玻璃毛細管(3)貼合在玻璃基底(2)底面，并通過激光焊接的方式連接；傳感器體(4)與外殼(7)連接成一體為傳感單元提供保護；傳輸光纖(6)從玻璃毛細管(3)底端孔插入并固定，傳輸光纖(6)的上端面與玻璃基底(2)底面貼合；其特征在于，包括以下步驟：

(1)制作感壓膜片(1)與傳感器體(4)：設計感壓膜片(1)的材料、直徑與厚度；選取材料與感壓膜片(1)材料相同的金屬圓柱；在所選取的金屬圓柱上加工圓孔并使圓孔直徑等于感壓膜片(1)直徑，圓孔深度等于金屬圓柱高度減去感壓膜片(1)的厚度；對金屬圓柱未加工孔的底面進行拋光處理，并在金屬圓柱外部加工用于連接和夾持的螺紋、凸臺結構得到傳感器體(4)；

(2)制作傳感單元：在圓柱形的玻璃中部腐蝕微腔制成玻璃基底(2)；將步驟(1)中制作好的傳感器體(4)與玻璃基底(2)清洗、干燥后放入陽極鍵合機，使玻璃基底(2)上表面與感壓膜片(1)底面同心貼合并進行陽極鍵合；鍵合完成后將其置于激光焊接設備中，令玻璃毛細管(3)上端面與玻璃基底(2)下表面同心貼合，利用激光將兩者焊為一體；將切割好的傳輸光纖(6)從玻璃毛細管(3)底端插入，使傳輸光纖(6)上端面與玻璃基底(2)下表面貼合；微調傳輸光纖(6)位置并通過光譜儀觀測干涉信號，待信號最強時通過膠粘劑固定光纖位置；

(3)將外殼(7)與傳感器體(4)焊接為一體，完成所述一體化光纖大壓力傳感器的制作。