專利名稱：光纖光柵鋼管封裝溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種基于光纖光柵技術(shù)的鋼管封裝溫度傳感器。
背景技術(shù)：
目前，比較常用的電類溫度傳感器主要是熱電偶溫度傳感器和熱敏電阻溫度傳感器。熱電偶主要用來(lái)測(cè)量溫度差，為了得到正確的溫度值，必須用一種基準(zhǔn)溫度對(duì)接點(diǎn)進(jìn)行修正，輸出的信號(hào)比較小，因此在常溫附近如不注意測(cè)量方式，則其測(cè)量精度較低。熱敏電阻溫度傳感器的響應(yīng)速度快，電阻隨溫度的變化能力強(qiáng)，但長(zhǎng)期穩(wěn)定性差。而且，傳統(tǒng)的電類溫度傳感器易受電磁輻射干擾，精度低、長(zhǎng)期穩(wěn)定性差以及信號(hào)傳輸距離短，無(wú)法滿足在如強(qiáng)電磁輻射等惡劣工作環(huán)境中的工作需要。
光纖溫度傳感器與傳統(tǒng)的傳感器相比它有很多優(yōu)點(diǎn)，如靈敏度高，體積小，耐腐蝕，抗電磁輻射，光路可彎曲，便于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)等。但在實(shí)際應(yīng)用中，基于強(qiáng)度調(diào)制的光纖溫度傳感器，由于易受光源功率變化及線路損耗等影響，其長(zhǎng)期測(cè)量穩(wěn)定性差。
基于光纖光柵技術(shù)的光纖溫度傳感器，采用波長(zhǎng)編碼技術(shù)，消除了光源功率波動(dòng)及系統(tǒng)損耗的影響，適用于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)；而且多個(gè)光纖光柵組成的溫度傳感系統(tǒng)，采用一根光纜，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式測(cè)量。但是，由于裸光纖的纖芯直徑很小(125μm)，抗剪性能很差，而且，裸光纖光柵輸出的波長(zhǎng)變化易受外界應(yīng)變的影響，因此，對(duì)裸光纖光柵進(jìn)行封裝保護(hù)并且有效的消除外界應(yīng)變對(duì)傳感器溫度測(cè)量的影響是很有意義的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于光纖光柵技術(shù)的鋼管封裝溫度傳感器，解決了現(xiàn)有的電類溫度傳感器易受外界電磁干擾影響、測(cè)量精度不高、以及裸光纖光柵易斷、易受外界應(yīng)力影響等缺點(diǎn)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是采用雙層鋼管封裝光纖光柵，外層鋼管直徑為3mm，內(nèi)層鋼管直徑為1.5mm，其中裸光纖光柵封裝于內(nèi)層的1.5mm鋼管中。鋼管的長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況而定。封裝的具體做法是，首先將裸光纖光柵柵區(qū)部位涂敷一層703膠，待固化后將光纖光柵置于1.5mm鋼管中，使用精密光纖調(diào)整架調(diào)整其位置，使其處于中央部位，接著灌入環(huán)氧樹(shù)脂膠，待環(huán)氧樹(shù)脂膠固化后，將外壁均勻涂滿703膠的1.5mm毛細(xì)鋼管置于外層3mm鋼管中央部位，再灌入環(huán)氧樹(shù)脂膠固定。本發(fā)明使用雙層鋼管結(jié)構(gòu)有效的提高了傳感器的熱敏系數(shù)。在兩層鋼管內(nèi)均主要使用環(huán)氧樹(shù)脂膠固定光纖，可以隔絕光纖的軸向應(yīng)變；并使用703膠涂覆裸光纖光柵區(qū)域以及1.5mm鋼管外壁，不僅可以隔離環(huán)氧樹(shù)脂層避免出現(xiàn)多峰值現(xiàn)象，而且有效的減少了外界應(yīng)變干擾。
本發(fā)明的效果和益處是，該溫度傳感器克服了傳統(tǒng)電類傳感器的固有缺點(diǎn)以及裸光纖光柵易斷、易受外界應(yīng)變影響等缺點(diǎn)，體積小、測(cè)量精度高，而且可在一根光纖上布置多個(gè)傳感器對(duì)多點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)分布式溫度測(cè)量。這種新型光纖光柵鋼管封裝溫度傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，現(xiàn)場(chǎng)施工安裝方便。而且，由于光纖光柵具有高靈敏的溫度傳感特性以及本質(zhì)防爆、抗電磁干擾等特點(diǎn)，可廣泛適用于土木工程、石油化工工業(yè)以及核工業(yè)等惡劣工作環(huán)境的溫度測(cè)量中。


圖1是光纖光柵鋼管封裝溫度傳感器側(cè)向剖面示意圖。
圖中1.環(huán)氧樹(shù)脂膠，2.703膠，3.3mm鋼管，4.光纖，5.光纖光柵，6.1.5mm鋼管。
圖2是光纖光柵鋼管封裝溫度傳感器切向剖面示意圖。
圖中1.環(huán)氧樹(shù)脂膠，2.703膠，3.3mm鋼管，5.光纖光柵，6.1.5mm鋼管。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
本發(fā)明提出的新型光纖光柵鋼管封裝溫度傳感器側(cè)向剖面結(jié)構(gòu)示意圖如附圖1所示，切向剖面結(jié)構(gòu)示意圖如附圖2所示。封裝的具體做法是，首先將裸光纖光柵5柵區(qū)部位涂敷一層703膠2，待固化后將光纖光柵5置于1.5mm鋼管6中，使用精密光纖調(diào)整架調(diào)整其位置，使其處于中央部位，接著灌入環(huán)氧樹(shù)脂膠1，待環(huán)氧樹(shù)脂膠1固化后，將外壁均勻涂滿703膠2的1.5mm鋼管6置于外層3mm鋼管3中央部位，再灌入環(huán)氧樹(shù)脂膠固定。
環(huán)氧樹(shù)脂膠1具有粘接強(qiáng)度高，防水性好的特點(diǎn)。采用環(huán)氧樹(shù)脂膠1封裝光纖光柵，可以有效的消除外界應(yīng)力對(duì)傳感器的影響。環(huán)氧樹(shù)脂膠1在其固化過(guò)程前期具有比較好的流動(dòng)性，但不可避免的會(huì)帶有一些氣泡，若將環(huán)氧樹(shù)脂膠1直接粘接光纖光柵，會(huì)產(chǎn)生柵區(qū)部位粘接強(qiáng)度不均勻的問(wèn)題，容易產(chǎn)生光纖光柵5跳頻現(xiàn)象。本傳感器采用在裸光纖光柵5柵區(qū)部位涂敷703膠2的方法，由于703膠2粘接強(qiáng)度較低，可以有效的保護(hù)光纖光柵5柵區(qū)，從而消除了直接使用環(huán)氧樹(shù)脂膠1封裝光纖光柵5過(guò)程中易發(fā)生的多峰值現(xiàn)象。
這種封裝方式不僅有效地減小了外界應(yīng)變對(duì)光纖光柵溫度傳感性能的影響，而且消除了使用環(huán)氧樹(shù)脂膠1封裝光纖光柵5過(guò)程中的多峰值現(xiàn)象，并且提高了光纖光柵5的溫度測(cè)量靈敏度。
權(quán)利要求
1.一種光纖光柵鋼管封裝溫度傳感器，其特征是采用雙層鋼管封裝光纖光柵，外層鋼管直徑為3mm，內(nèi)層鋼管直徑為1.5mm，其中裸光纖光柵封裝于內(nèi)層的1.5mm鋼管中；使用703膠和環(huán)氧樹(shù)脂膠封裝裸光纖光柵。
2.一種光纖光柵鋼管封裝溫度傳感器，其特征是首先將裸光纖光柵柵區(qū)部位涂敷703膠，待固化后將光纖光柵置于1.5mm鋼管中，使用精密光纖調(diào)整架調(diào)整其位置，使其處于中央部位，接著灌入環(huán)氧樹(shù)脂膠，待環(huán)氧樹(shù)脂膠固化后，將1.5mm鋼管外壁均勻涂滿703膠，再將其置于外層3mm鋼管中央部位，灌入環(huán)氧樹(shù)脂膠固定。
全文摘要
一種新型的光纖光柵鋼管封裝溫度傳感器，屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域。現(xiàn)有的傳統(tǒng)電類溫度傳感器易受外界電磁干擾影響，測(cè)量精度不高；而裸光纖光柵易斷、易受外界應(yīng)力影響。本發(fā)明提出采用雙層鋼管結(jié)構(gòu)及703膠和環(huán)氧樹(shù)脂封裝光纖光柵。雙層鋼管結(jié)構(gòu)有效的提高了傳感器的熱敏系數(shù)。使用環(huán)氧樹(shù)脂膠固定光纖，隔絕了光纖的軸向應(yīng)變；而使用703膠涂覆裸光纖光柵區(qū)域以及1.5mm鋼管外壁，不僅可以隔離環(huán)氧樹(shù)脂層避免出現(xiàn)多峰值現(xiàn)象，而且有效的減少了外界應(yīng)變干擾。這種新型的溫度傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，安裝方便。而且，由于光纖光柵測(cè)量靈敏度高以及本質(zhì)防爆抗電磁干擾等特點(diǎn)，可以廣泛適用于土木工程、石油化工工業(yè)以及核工業(yè)等惡劣工作環(huán)境的溫度測(cè)量中。
文檔編號(hào)G01K11/00GK1595081SQ20041002083
公開(kāi)日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月24日
發(fā)明者李宏男, 任亮 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)