光纤光栅传感器的结构制造技术

一种光纤光栅传感器，为无金属化封装，通过采用耐高温、耐高电压的无金属材料，从而满足电力系统要求的可靠性高、绝缘性能好、抗电磁干扰、重复性好、响应速度快以及体积小的要求，主要应用于电力系统中高电压开关设备、变压器绕组的温度检测，可直接接触到待测带电物体的表面并直接准确测出其温度值，克服了现有技术存在的不足。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术为一种传感器，其尤指一种光纤光^f册传感器的结构。技术背景目前，为了才企测和处理种类繁多的信息，需要用传感器将被 测量转换成便于处理的输出信号形式，并送往有关设备。在这个 过程中釆用光信号比电信号有很大的优越性。用光纤传输光信号 ，能量损失极小，而且光纤的化学性质稳定、横截面小，同时 又具有防噪声、不受电磁干扰、无电火花、无短路负载和耐高 温等优点。因此70年代末光纤通信技术兴起，光纤传感器也获 得迅速发展。光纤光栅组件是在光纤上制作光栅，利用它的绕射功能而形 成的组件。光纤的核心掺有锗，受到紫外光照射时，锗与氧间的 化学键结被破坏，改变了电子的分布，使照射区与未照射部分的 折射率略有差异。若是用紫外光产生干涉条紋，再将此干涉条紋 曝照在棵光纤上，则在光纤核心的折射率，沿光纤纵向呈现周期 性的高低起落分布，这就是一组光栅。光纤上的光栅直接形成在 光纤核心中，因此由同 一光纤其他部分传到光栅的光量损失极 低。由于光栅的绕射条件严格，产生高反射率的波长范围很窄，因而成为一种理想的反射式滤波器(图2)。受到温度及应力影响 时，它的折射率分布周期跟着改变，使绕射波段的中心波长移动， 移动的量是温度与应力的线性函数。这种变化使它成为检测应 力、应变、温度等参数的良好探测工具。这种传感器与一般光纤相同，不受电》兹波干扰，不受天候或 空气污浊程度影响，又能抗腐蚀，适用于高温环境(400。 C- 650 ° C)。它的灵敏度相当高、反应速度快，而且结构简单，不易损 坏。因为光纤直径只有125 能埋入金属或复合材料而不破 坏其结构。光纤感测技术的另一个优点，是可与既有的光纤网络 共享信号传输管道，同时也可进行多点及大范围、长距离(10 km) 的监测。光纤光栅感测技术可以监测应力与温度，也就可以用于 结构物安全监测的应用与改良。将光纤感测组件预先埋入结构物 体内部，可随时监测结构物的形变，也可以提供地震灾害的预警 讯号。事先于一块复合材料或金属埋入数个光纤光栅(绕射波长 不同)，可以监测三轴方向的形变以及形变梯度(deformation gradient)。在隧道支柱(或框梁)置光纤光栅应力检测计，则可 监测隧道龟裂或火灾。相关的应用扩及交通状况的监测，例如预 先于重要道路路口埋设光纤光栅传感器，则可以监测通过车辆的 速度、荷重、以及通过车辆的数目。根据对大量电力事故的分析，9 0%以上事故都是设备接头或 触电温度过高引起的。过热引发的火突造成大面积厂房的烧损和 被迫停机，国家因此每年损失十几亿元。而且随着现代电力系统 智能化的不断提高，电力系统要求温度传感器可靠性高、绝缘性 能好、抗电磁干扰、重复性好、响应速度快、体积小且价格低廉，对此，传统的热电偶、电热温度调节器等是不合适的。基于光学 原理的温度传感器如光纤光栅技术、黑体辐射、荧光延时等正适 用于电力系统的应用。光纤光栅温度传感器具有结构简单、温度测试范围适中，适合于电力系统设备测试范围-4 0 °C —2 5 0 °C以及 环境温度的测量。然而目前使用于电力系统的光纤光栅传感器无法满足绝缘 性、可靠性、抗电磁等的要求，有鉴于此，本技术是根据上 述的事项以解决习知的问题
技术实现思路
本技术的主要目的为提供一种光纤光栅传感器的结构， 其是利用一种陶瓷体，因其为无金属材料，从而满足电力系统要 求的可靠性高、绝缘性能好、抗电磁干扰、重复性好、响应速度 快以及体积小的要求。为实现本技术的目的，本技术采用如下技术方案 使用陶瓷体的结构设计是关键技术之一，且其具有不同孔径的孔 洞设计，对光纤光栅传感器提供了保护，又能控制加封距离，降 低加工难度；整体无金属化封装的方案，使得传感器的加工以及 生产难度降低，能够有效的控制生产成本。本技术能够满足 实现电力系统测温需求，新的传感器封装方式简洁，可控度高， 有这良好的抗高温高压能力，而且可靠性，重复性好，可广泛应 用于高压开关、变压器绕组等电力关键设备的温度^r测中去。相较于现有技术，本技术具有如下优点成功满足了电 力系统的需求，实现了无金属化封装，封装完成的传感器能够满足高压、高温、高潮湿等恶劣环境中工作的需求，而且体积尺寸 小。光纤光栅传感器的封装制作过程简单，可控性高。封装材料 价格低廉，有效降低成本。封装效果良好，封装完成的传感器可 靠性， 一致性和重复性完全满足要求。附图说明图1为本技术的一个较佳实施例的结构示意图。图2为本技术的一个较佳实施例的陶资体的结构示意图。具体实施方式光纤光栅温度传感器采用单端出纤的方式，主要难点在光纤 光栅区域的保护封装，既要对光纤光栅提供可靠的保护，又要达 到使用环境的要求，本方案采用高压绝缘、耐高温、高强度、导 热性能好的陶瓷材料做为封装保护材料，同时对尾纤的保护采用 高压绝缘的铁氟龙护套管。由于采用单端出纤的方式，光纤光栅 栅区部分处于悬空，由光纤光栅特性可知，由被测物体的震动， 可能引起悬空部分光栅由于震动导致的栅区受力，从而使得测温 不够准确，通过不断的测试，找出了合理的悬空距离，从而使得 被测物体震动不会对温度的测量产生影响。首先，请参阅图l，其为本技术的一个较佳实施例的结 构示意图；如图所示，本技术的光纤光栅传感器的结构10 是包含一光纤12、 一光栅14、 一耐高电压绝缘层16以及一陶瓷 体18。该光纤12的一侧是设置该光栅14，其中该耐高压绝缘层16 的材料为铁氟龙，该耐高电压绝缘层16是包覆于该光纤12,该 光纤12与该耐高电压绝缘层16设置一接合层20,且于该耐高 电压绝缘层的外侧包覆该陶资体18，该陶资体18与该耐高电压 绝缘层16之间是包覆一防水层22，该防水层22只设置于该光 纤12的上方，于该光栅14的之上方并未设置防水层22。请参阅图2，其为本技术的一个较佳实施例的陶资体的 结构示意图；如图所示，该陶资体18是具有不同内径的孔洞， 由于该光纤12与该光栅14的上方所设置的结构不同，所以陶资 体18与整体封装时内径需要有所不同，且，该陶资体18的一端 为封闭式。本技术在进行对传感器的封装时，首先，将该光纤12 与该光栅14以及尾纤(图未示)穿于该耐高电压绝缘层16之中， 该光栅14部分置于套管(图未示)外部，该耐高电压绝缘层16 位于该光栅14 一端，进行活化处理，该光纤12、该光栅14部 分距铁氟龙套管距离为2mm左右，使用胶水对该耐高电压绝缘层 16以及该光纤12进行li合，教合过程中，避免胶7jc碰到该光栅 14，然后进行固化，固化完毕后，将该光纤12、该光栅14远离 传感器的一端尾纤截除，然后将该耐高电压绝缘层16外部涂胶， 加封陶瓷体18，然后进行固化。最后，待加封的陶资外壳固化完毕后，对陶资体18和该耐 高电压绝缘层16的f占合处进行防水处理，加封该防水层22。温度传感器在电力系统中有着广泛的应用，如高压开关设 备、变电站的温度检测，电机、变压器及其他输变电设备的温度监控等，特别是随着现在电力系统智能化的不断提高，对温度量 的测量也越来越高，本技术使用的光纤光栅的无金属化封装 能够满足电力系统要求温度传感器可靠性高、绝缘性能好，抗电 磁干扰、重复性好，响应速度快、体积小且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤光栅传感器的结构，是于一光纤的一端设置一光栅，其特征在于：于该光纤与该光栅包覆一陶瓷体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何凡，
申请(专利权)人：深圳市迅捷创世科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]