一种光纤传感和散热板的集成结构制造技术

本实用新型专利技术属于分布式温度监测与传感领域，涉及了一种基于FBG的光纤传感和散热板的集成结构，实现对散热板温度场的实时监测，可适用于各类机械工程领域的散热系统，例如矿山碎石机中的大型电机、军工机载燃油系统中的燃油泵，各大水电站中的大型变压器等。并介绍了两种常见的散热器结构的FBG的布点和封装，着重介绍了光纤传感和散热板的集成结构，整个集成结构包括水冷型散热板、FBG光栅串、导热膏、353ND胶、铝箔；本实用新型专利技术在散热器上多点布置FBG，通过提取每个测点的波长变化数据拟合出温度场曲线，形成分布式温度场检测网络，实时监测散热板表面的温度变化和温度均匀性，具有结构简单、体积小、重量轻、可靠性强的特点。可靠性强的特点。可靠性强的特点。

An integrated structure of optical fiber sensing and heat dissipation plate

【技术实现步骤摘要】
一种光纤传感和散热板的集成结构


[0001]本技术属于分布式温度监测与传感领域，涉及了一种基于FBG 的光纤传感和散热板的集成结构，实现对散热板温度场的实时监测。

技术介绍

[0002]现如今，随着生产力的不断提高，对大型机械系统的要求也愈发严格，尤其在矿山开采、轨道桥梁、军工机载和水电泵站等大型机械系统中，为保证正常的运行，针对机械系统的散热变成了重要环节。对于可控型的水冷型散热器的监测主要针对其散热器表面的温度，当大型部件工作负荷上升幅度过快或出现故障时，系统温度便会明显上升，从而影响整个机械系统的正常运行；例如军工机载燃油泵由于叶轮平衡未校准、泵轴和电机不同心、基础不坚固或地脚螺栓松动以及泵和电机的转子转动不平衡，导致整个系统产生异常振动，从而发生转子故障，轴承发热，泵体整体温度升高，散热器表面温度会上升，就会导致散热效果变差，从而影响整个机械系统的工作效率。因此，对水冷型散热器的温度场进行实时监测从而掌握机械装备的运行状态具有重要意义。
[0003]监测散热器温度场安装多个传感器，传统的温度检测方法采用热电偶或热电阻传感器，每个传感器都需要将信号引出，这将会产生大量的引线，而且现有传感器多是附着在散热板上，随着使用时间增长容易脱落。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本申请提供了一种光纤传感和散热板的集成结构，包括：散热板壳体，FBG光栅串；
[0005]FBG光栅串由光纤串联多个FBG组成，FBG阵列分布在散热板壳体表面。
[0006]优选的是，散热板壳体的形状包括长方体。
[0007]优选的是，FBG的数量为10个。
[0008]优选的是，每一个FBG的中心波长段都不同。
[0009]优选的是，每一个FBG的一端用353ND胶固定，另一端自由；相邻两个FBG(7)的固定端相互错开。
[0010]优选的是，散热板壳体具有槽，FBG埋入所述槽内。
[0011]优选的是，埋有FBG的所述槽表面贴敷铝箔。
[0012]优选的是，FBG表面均匀涂有导热膏。
[0013]优选的是，散热板壳体具有进水口与出水口，靠近所述进水口与出水口的FBG处贴有热电偶。
[0014]优选的是，散热板壳体与FBG光栅串3D打印一体形成。FBG光栅串在所述3D打印途中埋入散热板壳体内部。
[0015]本申请的优点包括：
[0016]1、本技术提出了一种传感器嵌入散热板的安装方式。FBG温度传感器结构一
体化的设计结构简单、体积小，便于加工与安装，且安装方式嵌入散热板，不改变散热板的装配结构与尺寸，同时也不易脱落。
[0017]2、本技术将光纤光栅传感器应用于散热板，一根光纤可串联多个传感器，大大减少了引线数量，降低了复杂性和传感器重量。
[0018]3.本技术提供了一种光纤传感与散热板的集成结构，有较强的通用性，可适用与多种机械结构，将光纤光栅串埋入散热板表面的槽内进行分布式测量，能够实时监测散热板的温度变化，反应液压管路泵组的实际情况，为解决泵组载荷过大而导致油温过高等故障问题提供相关信息。
附图说明
[0019]图1为散热板中埋入FBG安装示意图；
[0020]其中，1
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进水口，2
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出水口，3
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FBG光栅串，4
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热电偶，5
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光纤，6
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353ND 胶，7
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FBG，8
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铝箔，9
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散热板壳体，10
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槽。
具体实施方式
[0021]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
[0022]FBG全名光纤光栅，是刻在光纤上的一小段栅，光纤长度不限，直径 125
‑
250微米不等。由于应变作用于光栅使得在光纤中传播的光的参数发生变化。用解调仪解调光的变化，从而推导出应变。由于光纤光栅是与散热器一体的，散热器受温度影响应力应变发生变化，所以用光纤光栅测量温度。FBG既可以测应力，又可以测温度，用作测应力时叫它FBG应力传感器，用作测温度时我们叫它FBG温度传感器。光栅串实际上就是一根光纤，也是一根玻璃丝线，可以在上面刻很多段光纤光栅也就是FBG，数量没有限制，所以称它为光栅串。每段FBG长3毫米至5毫米不等，所以图中蓝色会有一个横亘长度，红色部分为丝状可以随意设计它的长度和安装位置。
[0023]如图1所示，一种光纤传感和散热板的集成结构，其中包括FBG光栅串3、热电偶4、353ND胶6、铝箔8和散热板壳体9。散热板内部为四路水循环通路，入口前端三管路相通，尾部四路相通。
[0024]所述水冷型散热板壳体9开有一个进水口1和一个出入口2，共有四路水循环通道，表面刻有10个等距同尺寸的槽10，用于埋入FBG温度传感器，FBG温度传感器即是FBG光栅串，感知散热板表面的温度变化。
[0025]所述FBG光栅串3由10根不同中心波长段的FBG7串联而成，都分别埋入散热板对应的槽10内，光栅部分置于槽的中心位置；
[0026]所述FBG7一端用353ND胶6固定，另一端自由，满足FBG温度传感器传感特性；
[0027]热电偶4选用硅热电偶4，硅热电偶4贴于靠近散热板通水口槽表面，用来实时监测散热板的温度变化，与FBG温度传感器进行对比；
[0028]所述导热膏均匀涂于光栅部分，使散热板的温度变化能更好的传递至FBG温度传感器；
[0029]所述铝箔8贴于埋有光栅部位的槽表面，防止外界因素对光纤光栅的中心波长产生干扰。
[0030]以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤传感和散热板的集成结构，其特征在于，包括：散热板壳体(9)，FBG光栅串(3)；FBG光栅串(3)由光纤(5)串联多个FBG(7)组成，FBG(7)等间距阵列安装在散热板壳体(9)上。2.如权利要求1所述的光纤传感和散热板的集成结构，其特征在于，散热板壳体(9)的形状包括长方体。3.如权利要求2所述的光纤传感和散热板的集成结构，其特征在于，FBG(7)的数量为10个。4.如权利要求1或者2所述的光纤传感和散热板的集成结构，其特征在于，每一个FBG(7)的中心波长都不同。5.如权利要求1所述的光纤传感和散热板的集成结构，其特征在于，每一个FBG(7)的一端用353ND胶(6)固定，另一端自由；相邻两个FBG(7)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁兴壮，艾凤明，王鹤，黄志远，刘娇，李征鸿，刘明尧，洪流，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：新型
国别省市：