[發(fā)明專利]一種光纖光柵傳感器的封裝裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710326738.0
• 申請(qǐng)日: 2017-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN107024234B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚躍剛;余兆祥;曲永志;李政穎;魏勤;洪流
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D5/32
• 分類號(hào): G01D5/32
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 王丹

本發(fā)明提供一種光纖光柵傳感器的封裝裝置，包括底座和工作臺(tái)，工作臺(tái)上設(shè)有光纖支撐座，工作臺(tái)的中部設(shè)有通孔，通孔內(nèi)設(shè)有用于調(diào)節(jié)光纖光柵傳感器中間層厚度的升降塊；升降塊的下部設(shè)有用于控制升降塊升降的升降機(jī)構(gòu)；在工作臺(tái)的通孔兩側(cè)設(shè)有用于夾持光纖的模具，模具的中部設(shè)有露出所述通孔的腔體，模具的外側(cè)設(shè)有夾緊機(jī)構(gòu)；本封裝裝置還設(shè)有用于將工作臺(tái)蓋住的加熱頂蓋，以及用于在封裝完成后取出光纖光柵傳感器和模具的取模工具。本發(fā)明通過采用升降塊來控制中間層厚度，利用該裝置封裝的傳感器具有統(tǒng)一的尺寸外形，從而使光纖光柵傳感器的封裝更標(biāo)準(zhǔn)更規(guī)范；所制作的傳感器與待測物體相互獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)傳感器的重復(fù)利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖光柵傳感領(lǐng)域，具體涉及一種光纖光柵傳感器的封裝裝置及方法。

背景技術(shù)

光纖布拉格光柵是一種通過一定方法在光纖內(nèi)部寫入具有周期性折射率的衍射光柵，當(dāng)溫度、應(yīng)力等環(huán)境條件變化時(shí)，將引起光柵反射波長的變化,通過測量波長的變化量，就可感知引起變化的物理量以及大小。因其具有體積小、質(zhì)量輕、靈敏度高、耐腐蝕、抗電磁干擾以及分布式測量等優(yōu)點(diǎn)，在傳感器領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，前景十分廣闊。

光纖光柵主要成分為二氧化硅，質(zhì)地脆硬，抗剪切能力差，因此裸光纖直接使用的范圍受到很大限制，在實(shí)際使用過程中需根據(jù)不同的應(yīng)用場合對(duì)光纖光柵進(jìn)行封裝達(dá)到保護(hù)與增敏的作用。目前光纖光柵傳感器大都利用環(huán)氧樹脂膠等進(jìn)行封裝與固定，主要封裝方式有基片式封裝、嵌入式封裝和金屬管封裝等。在封裝過程中，常需要對(duì)光纖光柵施加一定預(yù)應(yīng)力，避免了啁啾現(xiàn)象，從而有利于傳感器的穩(wěn)定和良好的重復(fù)性。對(duì)于嵌入式封裝或表面粘貼式光纖光柵的封裝，其與被測物體表面之間的距離即中間層距離影響被測物理量的傳遞效率，有效控制中間層的厚度傳感器的性能具有十分重要的意義。此外，高性能的固化膠多需要在一定的溫度下進(jìn)行固化，加熱固化能夠消除常溫下固化的內(nèi)部應(yīng)力不均的情況，使封裝之后的光纖光柵傳感器具有更好的線性度；同時(shí)因?yàn)閷?duì)膠體和光纖進(jìn)行了熱處理，在使用過程中光纖光柵傳感器的溫度穩(wěn)定性能能夠保持穩(wěn)定。

目前，采用膠粘劑封裝時(shí)，涂覆粘膠劑時(shí)的不確定性包括膠粘劑的質(zhì)量、形狀等，以及粘膠劑的流動(dòng)性會(huì)導(dǎo)致高溫固化后的傳感器尺寸規(guī)格不統(tǒng)一，靈敏度差異較大。另外直接利用膠粘劑將光纖光柵傳感器封裝在被測試對(duì)象上，難以達(dá)到重復(fù)利用，且靈敏度的標(biāo)定難以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于中間層厚度控制尚未提出一套實(shí)用的封裝方法與操作裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種光纖光柵傳感器的封裝裝置及方法，使光纖光柵傳感器的封裝更標(biāo)準(zhǔn)更規(guī)范、控制中間層厚度以及實(shí)現(xiàn)傳感器的重復(fù)利用。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：一種光纖光柵傳感器的封裝裝置，包括底座和位于底座上的工作臺(tái)，工作臺(tái)上設(shè)有光纖支撐座，其特征在于：工作臺(tái)的中部設(shè)有通孔，通孔內(nèi)設(shè)有用于調(diào)節(jié)光纖光柵傳感器中間層厚度的升降塊；升降塊的下部設(shè)有用于控制升降塊升降的升降機(jī)構(gòu)；在工作臺(tái)的通孔兩側(cè)設(shè)有用于夾持光纖的模具，模具的中部設(shè)有露出所述通孔的腔體，模具的外側(cè)設(shè)有夾緊機(jī)構(gòu)；

本封裝裝置還設(shè)有用于將工作臺(tái)蓋住的加熱頂蓋，以及用于在封裝完成后取出光纖光柵傳感器和模具的取模工具。

按上述方案，所述的模具由兩片結(jié)構(gòu)對(duì)稱的凹形模具片拼合而成，凹形模具片的中部設(shè)有橫向的光纖凹槽，凹形模具片的頂部設(shè)有楔形孔；兩片凹形模具片的凹部構(gòu)成所述的腔體，兩片凹形模具片的光纖凹槽構(gòu)成供光纖穿過的光纖通孔，兩片凹形模具片的楔形孔與所述的取模工具匹配。

按上述方案，所述的取模工具包括上下設(shè)置的活動(dòng)壓板和固定壓板，以及穿過固定壓板與活動(dòng)壓板固定連接的楔形桿，活動(dòng)壓板與固定壓板之間的楔形桿上套有彈簧；所述的楔形桿底部的形狀與所述的兩片凹形模具片的楔形孔相匹配。

按上述方案，所述的升降機(jī)構(gòu)包括依次連接的調(diào)節(jié)桿、主動(dòng)錐齒輪、從動(dòng)錐齒輪和升降螺桿，其中升降螺桿的末端與升降塊底部連接；所述的調(diào)節(jié)桿從所述的底座側(cè)向伸出。