System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种光纤光栅测温传感器及其封装方法技术_技高网

一种光纤光栅测温传感器及其封装方法技术

技术编号:41180177 阅读:14 留言:0更新日期:2024-05-07 22:14
一种光纤光栅测温传感器及其封装方法,传感器包括光纤光栅、耐高温套管、焊料、导热硅脂、快速粘接剂、裸光纤、不锈钢外壳、不锈钢上盖;不锈钢外壳为一个开口的盒形结构,不锈钢外壳的两个端面均设有U型槽;裸光纤的局部通过激光刻蚀形成光纤光栅;焊料熔接在光纤光栅的两侧,裸光纤经不锈钢外壳的开口和两个端面的U型槽放入不锈钢外壳内,且焊料也均位于不锈钢外壳内;耐高温套管套在裸光纤的两端,直到焊料熔接处,利用快速粘接剂将裸光纤和耐高温套管粘接;在不锈钢外壳的U型槽处,利用快速粘接剂将耐高温套管与不锈钢外壳的U型槽粘接;不锈钢上盖与不锈钢外壳连接后激光封装为一个整体,该整体内填充导热硅脂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光纤光栅测温传感器及其封装方法,属于光纤光栅测传感器。


技术介绍

1、温度测量需求广泛存在于航空航天、石油化工、冶金制造和汽车发动机等各种工业和制造业领域,其中除了高温环境外,还伴有振动和强电磁干扰等因素的干扰,这对传感器的抗干扰性和耐久性提出了更高的要求;目前应用比较广泛的传感器有热电偶传感器、红外辐射测温仪和光纤光栅传感器:热电偶传感器是目前工业高温测量的主要手段,但其易受电磁干扰,且传传感器稳定性和重复性较差,需要经常更换,成本高;而红外辐射测温仪是非接触式测温,两者之间不能有阻隔,所以此方式只能用于探测表面部分的温度,测量范围有限且精度不高;光纤光栅传感器即为一种典型的光纤传感器,光纤光栅是通过紫外曝光等特定方法在光纤内部形成衍射光栅,由于光纤光栅是在光纤本身上进行制作而成,因此具备所有光纤的优点。如传感单元体积小、感应灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰、易组网等优点,被广泛应用于航空航天、精密仪器、可穿戴设备等传感领域。

2、现有的光纤光栅是纤芯折射率呈现周期性分布的一种光学无源滤波器件,近年来在温度测量传感技术方面最具应用潜力;但裸光纤光栅本身材质就是普通光纤,所以很脆弱。且现有的封装方式大多采用钢管为载体,两端灌注环氧树脂、硅橡胶等作为封装材料,并且大量使用粘接剂,存在胶老化、滑动、蠕变等等现象,难以保证光纤光栅传感器在服役过程中的有效性和长期测试的耐久性。在实际使用中,需将光纤布拉格光栅先进行封装,使得光栅稳定的固定到传感器的核心受力位置上,才能满足实际工程中的应用条件。


技术实现思路

1、本专利技术要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提升了光纤光栅测温传感器的封装效果。

2、本专利技术目的通过以下技术方案予以实现:

3、一种光纤光栅测温传感器,包括光纤光栅、耐高温套管、焊料、导热硅脂、快速粘接剂、裸光纤、不锈钢外壳、不锈钢上盖;

4、不锈钢外壳为一个开口的盒形结构,不锈钢外壳的两个端面均设有u型槽;

5、裸光纤的局部通过激光刻蚀形成光纤光栅;焊料熔接在光纤光栅的两侧,裸光纤经不锈钢外壳的开口和两个端面的u型槽放入不锈钢外壳内,且焊料也均位于不锈钢外壳内;

6、耐高温套管套在裸光纤的两端,直到焊料熔接处,利用快速粘接剂将裸光纤和耐高温套管粘接;

7、在不锈钢外壳的u型槽处,利用快速粘接剂将耐高温套管与不锈钢外壳的u型槽粘接;

8、不锈钢上盖的形状与不锈钢外壳开口形状匹配,用于与不锈钢外壳连接后激光封装为一个整体,该整体内填充导热硅脂。

9、本专利技术光纤光栅测温传感器的一实施例中,焊料二氧化硅材质的圆环状结构。

10、本专利技术光纤光栅测温传感器的一实施例中,光纤光栅无应力封装在不锈钢外壳内的中间位置。

11、本专利技术光纤光栅测温传感器的一实施例中,光纤光栅的栅区长度为7~8mm。

12、一种基于所述光纤光栅测温传感器的封装方法,包括:

13、将裸光纤理顺,将两粒圆环状玻璃焊料穿在裸光纤上且位于裸光纤的光纤光栅的两侧;

14、裸光纤经不锈钢外壳的开口和两个端面的u型槽放入不锈钢外壳内,固定不锈钢外壳,将光纤光栅移动到预定位置,压紧裸光纤,移动焊料到设定位置,对裸光纤预拉;

15、加热焊料并压平,完成焊接;

16、在不锈钢外壳内填充导热硅脂;

17、耐高温套管套在裸光纤的两端,利用快速粘接剂将裸光纤和耐高温套管粘接;

18、在不锈钢外壳的u型槽处,利用快速粘接剂将耐高温套管与不锈钢外壳的u型槽粘接;

19、盖上不锈钢上盖,使用激光将不锈钢上盖与不锈钢外壳封装为一个整体。

20、本专利技术封装方法的一实施例中,光纤光栅无应力封装在不锈钢外壳内的中间位置。

21、本专利技术封装方法的一实施例中,裸光纤的并两端套耐高温套管后,紧贴在不锈钢外壳的u型槽上。

22、本专利技术封装方法的一实施例中,光纤光栅的栅区长度为7~8mm。

23、本专利技术封装方法的一实施例中,光纤光栅在封装前,预先将两个焊料穿过裸光纤,进行封装前固定,并使用砝码进行光纤预拉。

24、本专利技术封装方法的一实施例中,焊接焊料时,加热焊料,等焊料变软时用镊子把焊料压平,使其受热更均匀,待焊料完全融化后,停止加热。

25、本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果:

26、(1)本专利技术光纤光栅封装在不锈钢外壳内,提升了传感器的机械强度,避免传感器受到周围环境应力干扰;

27、(2)不锈钢外壳内填充导热硅脂,使得光纤光栅传感器具有耐高温的特性;

28、(3)应用本专利技术封装方法的光纤光栅传感器,可应用在宇航领域,且已具有飞行经历;

29、(4)本封装方法可以实现多个光纤光栅传感器串联,实现多个温度点同时测温,可测量面积广且布设灵活;

30、(5)本专利技术中的测温传感器具备体积小、重量轻、感应灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰的优点,可满足航空航天、精密仪器、可穿戴设备等多场景使用。

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【技术保护点】

1.一种光纤光栅测温传感器,其特征在于,包括光纤光栅(1)、耐高温套管(2)、焊料(3)、导热硅脂(4)、快速粘接剂(5)、裸光纤(6)、不锈钢外壳(7)、不锈钢上盖(8);

2.根据权利要求1所述的光纤光栅测温传感器,其特征在于,焊料(3)二氧化硅材质的圆环状结构。

3.根据权利要求1所述的光纤光栅测温传感器,其特征在于,光纤光栅(1)无应力封装在不锈钢外壳(7)内的中间位置。

4.根据权利要求1所述的光纤光栅测温传感器,其特征在于,光纤光栅(1)的栅区长度为7~8mm。

5.一种基于权利要求1所述光纤光栅测温传感器的封装方法,其特征在于,包括:

6.根据权利要求5所述的封装方法,其特征在于,光纤光栅(1)无应力封装在不锈钢外壳(7)内的中间位置。

7.根据权利要求5所述的封装方法,其特征在于,裸光纤(6)的并两端套耐高温套管(2)后,紧贴在不锈钢外壳(7)的U型槽上。

8.根据权利要求5所述的封装方法,其特征在于,光纤光栅(1)的栅区长度为7~8mm。

9.根据权利要求5所述的封装方法,其特征在于,光纤光栅(1)在封装前,预先将两个焊料(3)穿过裸光纤(6),进行封装前固定,并使用砝码进行光纤预拉。

10.根据权利要求5所述的封装方法,其特征在于,焊接焊料(3)时,加热焊料(3),等焊料(3)变软时用镊子把焊料(3)压平,使其受热更均匀,待焊料完全融化后,停止加热。

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【技术特征摘要】

1.一种光纤光栅测温传感器,其特征在于,包括光纤光栅(1)、耐高温套管(2)、焊料(3)、导热硅脂(4)、快速粘接剂(5)、裸光纤(6)、不锈钢外壳(7)、不锈钢上盖(8);

2.根据权利要求1所述的光纤光栅测温传感器,其特征在于,焊料(3)二氧化硅材质的圆环状结构。

3.根据权利要求1所述的光纤光栅测温传感器,其特征在于,光纤光栅(1)无应力封装在不锈钢外壳(7)内的中间位置。

4.根据权利要求1所述的光纤光栅测温传感器,其特征在于,光纤光栅(1)的栅区长度为7~8mm。

5.一种基于权利要求1所述光纤光栅测温传感器的封装方法,其特征在于,包括:

6.根据权利要求5所述的封装方法...

【专利技术属性】
技术研发人员:褚天琪孟祥涛向政孙文彦宗媛媛
申请(专利权)人:北京航天时代光电科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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