[發明專利]一種聚氨酯封裝光纖光柵制備傳感器的方法

在審

• 申請號: 201810530864.2
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108680289A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 孫偉;賈子光;賈麗芳;王振宇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮

一種聚氨酯封裝光纖光柵制備傳感器的方法屬于光纖通信和光線傳感技術領域，該方法采用聚氨酯作為封裝材料，步驟如下：首先，將封裝模具固定在光纖平臺上，剝去光柵區的涂層穿入毛細鋼管，用夾具將裸光纖固定在光纖平臺上，保證置于模具軸線中心位置；其次，依次從裸光纖的兩端套上保護套；最后，將聚氨酯倒入預先涂過脫模劑的模具，放入真空箱干燥、固化。光纖光柵和去掉涂覆層的纖芯都用聚氨酯彈性體封裝，使其免受不同材料不兼容的問題。本發明封裝方法簡單、可靠、便攜，制備得到的傳感器可通過裝備應力、溫度等的改變而對其進行監測，能夠適合多種工業場合應用；封裝的光線光柵穩定性、可靠性以及靈敏度都有明顯的提高。

技術領域

本發明屬于光纖通信和光線傳感技術領域，涉及一種聚氨酯封裝光纖光柵制備傳感器的方法，用于監測海洋裝備部件的應力變化。

背景技術

近幾年光線光柵發展極為迅速，在光纖通信和光線傳感等相關領域發揮著愈來愈重要的作用。以光纖Bragg光柵為傳感基元制作的傳感器，光纖Bragg光柵的諧振波長與光柵的周期與模的有效折射率有關，當這些變量因外界因素的變化而發生改變時，諧振波長將產生偏移，通過測量諧振波長的偏移便可間接測量外界物理量的變化，如：應變、應力、溫度、壓力以及一些化學量。光纖Bragg光柵具有體積小、重量輕、抗電磁干擾、長編碼、能實現分布式傳感、便于規模生產等優點，在傳感技術領域得到引起廣泛的關注。光纖光柵由于上述優點，因而在傳感領域就具有優勢并得到應用。

目前，光纖光柵主要應用在石油、化工方面的安全檢測，土木建筑、航空航天及混凝土的安全結構監測等。武湛君等用光纖光柵來監測復合材料層板疲勞過程；李宏男等用光纖光柵監測復合材料的固化過程；LiSun等人用環氧樹脂封裝光纖光柵制備成應力傳感器等；香港的Ho等用光線光柵研究了結構的動靜態測量，并得到2.6με的分辨率等。

目前，國內光纖Bragg光柵傳感器的應用不僅包括大型土木工程的健康診斷、腐蝕監測、復合材料固化監測，還有海洋船體以及平臺上的監測。光纖Bragg光柵應變傳感器在實際工程應用中收到制約，一是光纖Bragg光柵制造于去掉涂覆層的單模石英光纖上，易折斷；二是環境的溫度和應變的變化都能導致布拉格中心波長漂移，產生溫度與應變交叉敏感問題，應變測量時必須采取溫度補償措施；三是傳感器的工作環境相對惡劣，通常在易腐蝕，潮濕的環境下，壽命短，不能保證長期工作。因此，需對光纖光柵進行封裝以便保護，保證傳感器在惡劣的工作環境中能夠存活并正常工作。

現有的封裝技術通常采用有機聚合物與金屬外套的管狀封裝，而在實際工程應用中，其可靠性、穩定性和靈敏度都很難達到實際的工程要求；同時也沒有消除溫度對光線光柵的中心波長的影響，其測量值存在一定的誤差。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出一種用高分子材料封裝光線光柵的工藝，具體提供一種聚氨酯封裝光纖光柵制備傳感器的方法，采用聚氨酯彈性體封裝FBG光纖光柵作為應變傳感器，應用到海洋工程裝備中，用于監測海洋裝備部件的應力變化；采用聚氨酯彈性體材料封裝的光纖穩定性、可靠性和靈敏度都有明顯的提高。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種聚氨酯封裝光纖光柵制備傳感器的方法，采用聚氨酯作為封裝材料，包括以下步驟：

第一步，將封裝模具1平放至光纖平臺2上。封裝模具4預先涂過脫模劑，所述的專用封裝模具1為矩形結構，封裝模具1內設有“啞鈴狀”腔體，腔體兩端為長方體結構，中間通過細長條結構連接。

所述的腔體兩端長方體長為20mm，寬為12mm，高為6mm，中間為長40mm，寬3mm，高3mm的連接條，腔體距離模具邊緣留有長5mm、直徑4mm的穿線孔，所述的封裝模具1材料為聚四氟乙烯，耐高溫。