[發明專利]用于高濕度環境的光學電場傳感器封裝裝置及封裝方法

有效

• 申請號: 202110735479.3
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113484624B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 莊池杰;曾嶸;王涉;耿屹楠
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R29/12
• 分類號: G01R29/12;G01R1/04;G02B6/36
• 代理公司: 北京知聯天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 張迎新;史光偉

本發明提供一種用于高濕度環境的光學電場傳感器封裝裝置及封裝方法，封裝裝置包括：兩個光纖法蘭，管殼本體和管殼蓋；管殼本體具有用于容納傳感器晶片的容納腔；管殼蓋用于蓋合在管殼本體上；管殼本體的兩個相對側壁上分別設置有與兩個光纖法蘭相配合的通孔；所述光纖法蘭、管殼本體和管殼蓋均采用吸水性弱且透水性弱的材料制成。本發明改進了光學電場傳感器封裝結構，使用吸水性弱、透水性弱的材料制作管殼密封傳感器并在外層進行疏水處理，使得傳感器的測量精度基本不受環境濕度的影響，拓寬了光學電場傳感器的應用場景。

技術領域

本發明屬于電場測量技術領域，特別涉及用于高濕度環境的光學電場傳感器封裝裝置及封裝方法。

背景技術

光學電場傳感器由于頻帶寬、體積小、安裝方便等優點吸引了很多學者的研究。科技的發展對電場測量的準確性要求也越來越高。但是傳感器用于戶外測量時候，環境濕度會影響傳感器的測量精度。

提高光學電場傳感器在高濕度環境中適用性的通常思路是，改進傳感器的封裝結構，提高傳感器封裝的密封程度。考慮到光學電場傳感器尾纖熱膨脹會對光纖和波導的耦合點產生應力、封裝結構對原場的影響以及傳感器的機械強度，有學者選擇熱膨脹系數小、機械強度高、導熱系數小和相對介電常數小的玻璃鋼和陶瓷材料制作管殼。傳感器的密封結構確實起到了隔離內部芯片和空氣水分的作用，但實驗結果表明，在這種方案下，傳感器的響應受濕度的影響較大。

另一種方法是在傳感器外表面構建疏水層。有學者認為傳感器的濕度穩定性與表面的接觸角有關，并將應用于絕緣子表面的常溫硫化硅橡膠(RTV)涂覆在陶瓷制作的傳感器外殼上。實驗表明，該方案可以改善傳感器在低RH(Relative Humidity，相對濕度)下的測量精度，但當溫度高于30℃，相對濕度大于75％時，環境濕度對傳感器的工頻響應仍有較大影響。可見，RTV涂料并不能解決問題。

為了拓寬光學電場傳感器的應用場景，保證測量結果可靠性，需要尋找一種適用于高濕度環境的光學電場傳感器封裝方案。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種用于高濕度環境的光學電場傳感器封裝裝置，包括：

兩個光纖法蘭，管殼本體和管殼蓋；

管殼本體具有用于容納傳感器晶片的容納腔；

管殼蓋用于蓋合在管殼本體上；

管殼本體的兩個相對側壁上分別設置有與兩個光纖法蘭相配合的通孔；

所述光纖法蘭、管殼本體和管殼蓋均采用吸水性弱且透水性弱的材料制成。

進一步地，所述吸水性弱且透水性弱的材料為PEEK或PTFE。

進一步地，

每個光纖法蘭分別具有第一端柱體和第二端柱體；

第一端柱體和第二端柱體之間為連接部；

所述第一端柱體用于嵌入管殼本體的所述通孔中；

所述第二端柱體用于延伸在光纖護套中。

進一步地，封裝裝置還包括：光纖護套，

所述光纖護套為漏斗形；

光纖護套的大端開口用于扣合在光纖法蘭外圍，

光纖護套的小端開口用于光纖穿過；

光纖護套的大端開口處形成與光纖法蘭的連接部形狀相匹配的延伸柱形。

進一步地，所述光學電場傳感器封裝裝置覆蓋有疏水涂層，所述疏水涂層采用憎水性材料HRTV。

本發明還提供一種用于高濕度環境的光學電場傳感器封裝方法，包括：通過組裝操作形成包括所述光學電場傳感器封裝裝置的傳感器。