基片式增敏光纤光栅温度传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了基片式增敏光纤光栅温度传感器，包括：基片主体；所述基片主体为矩形片；所述基片主体表面沿着中轴线方向设有凹槽；所述基片主体两侧的中间位置均设有耳片结构。选用热膨胀系数比较大的铝合金作为基底材料，提高了基片式增敏光纤光栅温度传感器的灵敏度。敏度。敏度。

【技术实现步骤摘要】
基片式增敏光纤光栅温度传感器


[0001]本技术涉及温度传感器
，特别是涉及基片式增敏光纤光栅温度传感器。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提到了与本技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]温度测量对开展航空航天、石油电力、资源勘探、地震前兆等领域的监测研究具有重要意义。近年来，温度传感器作为温度测量关键仪器之一，已经广泛应用于大型结构和环境安全的监测中，而传统的电学传感器因其容易受到电磁干扰，应用范围有限。光纤光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)作为一种光学传感元件，具有体积小、稳定性强、抗电磁干扰和测量精度高等优点，使其能够在大型结构健康监测、油气勘探、地震前兆等领域替代传统电学传感器，提高恶劣环境中远程在线监测的能力。
[0004]近年来，国内外对光纤光栅温度传感器进行了广泛深入的研究。Sengupta D等人发现聚丙烯酸甲酯(Polymethacrylates)可以明显提高光纤光栅传感器测温灵敏度，而且涂覆层厚度越大，效果越明显。魏昊文等人使用硅橡胶、环氧树胶对光纤光栅进行有机涂覆，对两种涂覆光纤光栅在22℃222℃的温度下进行实验研究，得到的温度灵敏度系数分别为11pm1℃和21pm1℃。姜明月等人
[9]设计了一种以不锈钢管为基底封装材料的小尺寸光纤光栅温度传感器，对传感器在
‑
22℃222℃区间的温度进行测试，结果表明金属基底封装光纤光栅温度传感器的灵敏度达到2222pm1℃。Guo等人研究了不同封装方式的光纤光栅传感器与温补特性，发现光栅在表面式全部粘贴和两端粘贴封装下的传感特性均良好，两端粘贴封装温度补偿效果更好。Kuang等人研究光纤光栅封装，重点介绍全粘贴光纤光栅、双端固定预拉伸光纤和金属封装，分析不同封装方法的优缺点。尽管近年来光纤光栅温度传感器已经取得了一系列丰硕成果，然而，灵敏度低一直是阻碍光纤光栅温度传感器实际工程应用的瓶颈问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本技术提供了基片式增敏光纤光栅温度传感器，其具有灵敏度高的效果；
[0006]基片式增敏光纤光栅温度传感器，包括：基片主体；
[0007]所述基片主体为矩形片；
[0008]所述基片主体表面沿着中轴线方向设有凹槽；
[0009]所述基片主体两侧的中间位置均设有耳片结构。
[0010]进一步地，所述矩形片的四个角均被切除一个直角三角形。
[0011]进一步地，所述基片主体，其与耳片结构连接的位置向内凹陷。
[0012]进一步地，所述耳片结构与基片主体处在一个平面上。
[0013]进一步地，所述耳片结构为π型结构。
[0014]进一步地，所述耳片结构的π型结构，包括一根横杆和两根竖杆，两根竖杆均与横杆垂直。
[0015]进一步地，两根竖杆均与基片主体的中轴线垂直。
[0016]进一步地，所述横杆上设有两个圆孔，两个圆孔的圆心连线与基片主体的中轴线平行。
[0017]进一步地，所述基片主体与耳片结构为一体成型。
[0018]进一步地，所述基片主体与耳片结构均为热膨胀系数为2322
×
12
‑2℃的铝合金材料。
[0019]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0020]选用热膨胀系数比较大的铝合金作为基底材料，提高了基片式增敏光纤光栅温度传感器的灵敏度。
附图说明
[0021]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0022]图1为实施例一的基片式增敏光纤光栅温度传感器；
[0023]图2为实施例一的光纤光栅温度传感器测试实验系统；
[0024]图3为实施例一的光纤光栅波长拟合曲线；
[0025]图4为实施例一的光纤光栅中心波长变化量；
[0026]其中，1、基片主体，2、耳片结构。
具体实施方式
[0027]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和1或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和1或它们的组合。
[0029]基片式增敏光纤光栅温度传感器，包括：基片主体；
[0030]所述基片主体1为矩形片；
[0031]所述基片主体表面沿着中轴线方向设有凹槽；
[0032]所述基片主体两侧的中间位置均设有耳片结构2。
[0033]进一步地，所述矩形片的四个角均被切除一个直角三角形。
[0034]进一步地，所述基片主体，其与耳片结构连接的位置向内凹陷。
[0035]进一步地，所述耳片结构与基片主体处在一个平面上。
[0036]进一步地，所述耳片结构为π型结构。
[0037]进一步地，所述耳片结构的π型结构，包括一根横杆和两根竖杆，两根竖杆均与横
杆垂直。
[0038]进一步地，两根竖杆均与基片主体的中轴线垂直。
[0039]进一步地，所述横杆上设有两个圆孔，两个圆孔的圆心连线与基片主体的中轴线平行。
[0040]进一步地，所述基片主体与耳片结构为一体成型。
[0041]进一步地，所述基片主体与耳片结构均为热膨胀系数为2322
×
12
‑2℃的铝合金材料。
[0042]基于光纤光栅传感器的工作原理可以归结为对光栅中心波长的测量，即测量由外界扰动引起的中心波长变化量。被测量参数中心波长与光纤纤芯有效折射率、光纤光栅长度周期相关，如式(1)所示
[0043]λ
B
＝2n
eff
Λ
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0044]式中，λ
B
为中心波长；n
eff
为光纤纤芯有效折射率；Λ为光纤光栅长度周期。由式(1)可知，光纤光栅的中心波长λ
B
由折射率n
eff
和周期Λ决定。但是，温度和应变的变化都会导致折射率n
eff
和周期Λ变化，因为光纤光栅对温度和应变共敏。其中，光纤光栅通过热膨胀效应和热光效应感知温度，通过光纤光栅周期的变化和弹光效应感知应变。
[0045]假设温度恒定，光纤光栅受到轴向的外界应变时，根据弹光效应和弹性效应，光纤光栅中心波长的偏移为
[0046]Δλ
B
＝λ
B
(1
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基片式增敏光纤光栅温度传感器，其特征是，包括：基片主体；所述基片主体为矩形片；所述基片主体表面沿着中轴线方向设有凹槽；所述基片主体两侧的中间位置均设有耳片结构；所述基片主体与耳片结构为一体成型；所述基片主体与耳片结构均为热膨胀系数为
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10
‑6℃的铝合金材料；所述光纤光栅采用两点粘贴法固定在基底的细槽中间，并对其施加预应力。2.如权利要求1所述的基片式增敏光纤光栅温度传感器，其特征是，矩形片的四个角均被切除一个直角三角形。3.如权利要求1所述的基片式增敏光纤光栅温度传感器，其特征是，基片主体，其与耳...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱忠超，汪景元，滕云田，苏凯，吴希，弓子阳，张瑞铭，
申请(专利权)人：中国地震局地球物理研究所，
类型：新型
国别省市：