專(zhuān)利名稱(chēng)：一種焊接封裝的光纖宏彎損耗溫度傳感器制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接封裝的光纖宏彎損耗溫度傳感器制造方法。
背景技術(shù)：
光纖傳感器是采用光纖作為光傳輸?shù)拿浇?，?dāng)光在光纖中傳播時(shí)，表征光的特征參量(例如振幅、相位、偏振態(tài)、波長(zhǎng)等參量)因外界環(huán)境因素(例如溫度、應(yīng)力、電場(chǎng)、位移等)作用而直接或間接改變，從而可將光纖器件用作傳感元件來(lái)傳感各種待測(cè)量。光纖傳感器具有許多傳統(tǒng)傳感器所不具有的優(yōu)點(diǎn)例如，靈敏度高、耐腐蝕、電磁絕緣性好、安全可靠、有多方面的適應(yīng)性；重量輕、體積小、容易彎曲、可以制成任意形狀的光纖傳感器；可以用于高壓、電氣噪聲、高溫、腐蝕或其它的惡劣環(huán)境。由于光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)光纖傳感技術(shù)發(fā)展迅速，例如，光纖光柵(FBG和LPG)型傳感器、光纖彎曲傳感器以及分布式光纖傳感系統(tǒng)和光纖智能材料等。利用光纖傳感器件可以監(jiān)測(cè)和傳感溫度、壓力、應(yīng)變、位移等多種物理量，其中對(duì)溫度的測(cè)量是光纖傳感領(lǐng)域一個(gè)非常重要的研究方向。近年來(lái)，采用光纖傳感器的溫度傳感研究主要集中在特殊光柵類(lèi)(例如光纖布拉格光柵FBG、長(zhǎng)周期光纖光柵LPFG)和光干涉計(jì)類(lèi)。光敏效應(yīng)制成的FBG在溫度傳感領(lǐng)域的研究和應(yīng)用最為成熟，然而存在的突出問(wèn)題是使用溫度較低和價(jià)格較貴普通I型FBG長(zhǎng)期使用溫度不超過(guò)200°C ； 需要特殊制作處理工藝和設(shè)備，因此價(jià)格遠(yuǎn)高于一般光纖。彈光效應(yīng)寫(xiě)入的LPFG有高的溫度靈敏度( 100 pm/°C)和相對(duì)較高的使用溫度(700-800°C);然而由于本身靈敏度過(guò)高， 造成受彎曲變形影響大的問(wèn)題難以解決；而且LPFG光柵類(lèi)高溫傳感器的實(shí)現(xiàn)需要光纖特殊的摻雜、高性能的激光器、在光纖拉絲過(guò)程中寫(xiě)入光柵或是使用光子晶體光纖。國(guó)內(nèi)饒?jiān)平〗M報(bào)道的飛秒激光微加工技術(shù)制作的F-P干涉計(jì)可耐800°C的高溫；Ying Wang等報(bào)導(dǎo)的飛秒激光微加工技術(shù)制作的Mach - Zehnder干涉儀可測(cè)最高溫度在1100°C ;但這些干涉計(jì)類(lèi)傳感系統(tǒng)制作工藝復(fù)雜，需要昂貴的激光微加工系統(tǒng)。用于高溫測(cè)量的光纖傳感器件有報(bào)導(dǎo)最高可測(cè)溫度為1600°C，但只限于使用昂貴的紅寶石光纖或藍(lán)寶石光纖。從現(xiàn)有文獻(xiàn)來(lái)看，用于測(cè)溫的光纖傳感器存在價(jià)格昂貴(紅寶石、藍(lán)寶石光纖)、使用溫度偏低(FBG)、 容易損壞和易受應(yīng)變干擾(FBG和LPFG)以及制作需要復(fù)雜昂貴的設(shè)備(FBG、LPFG、光干涉計(jì))等問(wèn)題；急需一種價(jià)格低廉、制作工藝簡(jiǎn)單、使用溫度范圍廣的光纖器件來(lái)部分解決上述問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種焊接封裝的光纖宏彎損耗溫度傳感器制造方法，它具有加工工藝簡(jiǎn)單，制成的傳感器安裝使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種焊接封裝的光纖宏彎損耗溫度傳感器制造方法，其特征是所述方法步驟為(1)任意選取一根帶有有機(jī)物涂層的單模光纖，將單模光纖彎成直徑15-40mm的光纖環(huán)，用濃硝酸將光纖環(huán)表面進(jìn)行腐蝕黑化處理；(2)將腐蝕黑化處理后的光 纖環(huán)進(jìn)行表面化學(xué)鍍加電鍍的金屬化，控制帶金屬化層的光纖直徑為O. 3-0. 5mm ；(3)取兩塊厚度為2mm，大小合適(為了便于加工和定位，方形鋁合金板邊長(zhǎng)大于光纖環(huán)直徑5-8毫米)的鋁合金板，在其中一塊板上銑削加工出與金屬化光纖環(huán)形成間隙配合的合適溝槽；(4)將腐蝕黑化并金屬化的光纖環(huán)置于溝槽內(nèi)，在溝槽內(nèi)置入中溫Al-Si焊料膏，將另一塊鋁合金板覆蓋在上表面；(5 )將步驟(4 )中的光纖環(huán)和鋁合金板等置于恒溫加熱爐中，加熱至焊料熔點(diǎn)以上30-50°C，保溫30-50秒，緩慢冷卻，即可獲得可用于溫度傳感的光纖宏彎損耗傳感器。本發(fā)明的技術(shù)效果是本發(fā)明擬將帶有有機(jī)物涂層的單模光纖彎曲成一定直徑(15mm-40mm)的光纖環(huán)，光纖環(huán)進(jìn)行腐蝕黑化和金屬化保護(hù)，然后將其進(jìn)行釬焊封裝，封裝在鋁合金板中，制備工藝簡(jiǎn)單，制備的溫度傳感器具有容易定位安裝并且可以用于測(cè)溫的優(yōu)點(diǎn)。


圖1光纖宏彎環(huán)示意圖。圖2光纖宏彎環(huán)釬焊封裝示意圖。圖3光纖宏彎功率損耗VS溫度傳感實(shí)驗(yàn)圖。在圖中，1、光纖環(huán)2、鋁合金板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)闡述，
實(shí)施例一、本發(fā)明的方法步驟如下
(1)任意選取一根單模光纖，將帶有有機(jī)物涂層的單模光纖彎成直徑20mm的光纖環(huán)1，如圖1，用濃硝酸將光纖環(huán)I表面進(jìn)行腐蝕黑化處理；
(2)將腐蝕黑化處理后的光纖環(huán)I進(jìn)行表面金屬化，金屬化后，帶金屬化層的光纖直徑為O. 3臟；
(3)取兩塊25X25X2mm的鋁合金板2，在其中一塊板上銑削加工出與金屬化光纖環(huán)I形成間隙配合的合適溝槽，如圖2 ；
(4)將腐蝕黑化并金屬化的光纖環(huán)I置于溝槽內(nèi)，在溝槽內(nèi)置入中溫Al-Si焊料膏，將另一塊鋁合金板覆蓋在上表面；
(5)將步驟(4)中的光纖環(huán)I和鋁合金板2等置于恒溫加熱爐中，加熱至606°C(Al-Si焊料熔點(diǎn)為576°C)，保溫35秒，緩慢冷卻，即可獲得可用于溫度傳感的光纖宏彎損耗傳感器。實(shí)施例二、本發(fā)明的方法步驟如下
(1)任意選取一根單模光纖，將帶有有機(jī)物涂層的單模光纖彎成直徑25mm的光纖環(huán)1，如圖1，用濃硝酸將光纖環(huán)I表面進(jìn)行腐蝕黑化處理；
(2)將腐蝕黑化處理后的光纖環(huán)I進(jìn)行表面金屬化，金屬化后，帶金屬化層的光纖直徑為 O. 35mm ;
(3)取兩塊30X30X2mm的鋁合金板2，在其中一塊板上銑削加工出與金屬化光纖環(huán)I形成間隙配合的合適溝槽，如圖2 ；
(4)將腐蝕黑化并金屬化的光纖環(huán)I置于溝槽內(nèi)，在溝槽內(nèi)置入中溫Al-Si焊料膏，將另一塊鋁合金板2覆蓋在上表面；(5 )將步驟(4 )中的光纖環(huán)I和鋁合金板2等置于恒溫加熱爐中，加熱至608 °C (Al-Si 焊料熔點(diǎn)為576°C)，保溫40秒，緩慢冷卻，即可獲得可用于溫度傳感的光纖宏彎損耗傳感 器。
實(shí)施例三、本發(fā)明的方法步驟如下(1)任意選取一根單模光纖，將帶有有機(jī)物涂層的單模光纖彎成直徑30mm的光纖環(huán)1， 如圖1，用濃硝酸將光纖環(huán)I表面進(jìn)行腐蝕黑化處理；(2)將腐蝕黑化處理后的光纖環(huán)I進(jìn)行表面金屬化，金屬化后，帶金屬化層的光纖直徑 為 O. 38mm ;(3)取兩塊35X35X2mm的鋁合金板2，在其中一塊板上銑削加工出與金屬化光纖環(huán)I 形成間隙配合的合適溝槽，如圖2 ；(4)將腐蝕黑化并金屬化的光纖環(huán)I置于溝槽內(nèi)，在溝槽內(nèi)置入中溫Al-Si焊料膏，將 另一塊鋁合金板2覆蓋在上表面；(5)將步驟(4)中的光纖環(huán)I和鋁合金板2等置于恒溫加熱爐中，加熱至609°C(Al-Si 焊料熔點(diǎn)為576°C)，保溫37秒，緩慢冷卻，即可獲得可用于溫度傳感的光纖宏彎損耗傳感 器。
本發(fā)明制成的光纖宏彎損耗傳感器在試驗(yàn)中，其光纖宏彎功率損耗VS溫度傳感 圖如圖3，測(cè)量可靠，精度高。
權(quán)利要求
1.一種焊接封裝的光纖宏彎損耗溫度傳感器制造方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 (1)任意選取一根帶有有機(jī)物涂層的單模光纖，將單模光纖彎成直徑15-40mm的光纖環(huán)，用濃硝酸將光纖環(huán)表面進(jìn)行腐蝕黑化處理； (2)將腐蝕黑化處理后的光纖環(huán)進(jìn)行表面化學(xué)鍍加電鍍的金屬化處理，控制帶金屬化層的光纖直徑為O. 3-0. 5mm ； (3)取兩塊厚度為2mm,邊長(zhǎng)大于光纖環(huán)直徑5_8毫米的招合金板,在其中一塊板上統(tǒng)削加工出與金屬化光纖環(huán)形成間隙配合的溝槽； (4)將腐蝕黑化并金屬化的光纖環(huán)置于溝槽內(nèi)，在溝槽內(nèi)置入中溫Al-Si焊料膏，將另一塊招合金板覆蓋在上表面； (5)將步驟(4)中的光纖環(huán)和鋁合金板一起置于恒溫加熱爐中，加熱至焊料熔點(diǎn)以上30-50°C，保溫30-50秒，緩慢冷卻，即可獲得可用于溫度傳感的光纖宏彎損耗傳感器。
全文摘要
一種焊接封裝的光纖宏彎損耗溫度傳感器制造方法，它包括以下步驟(1)取一根帶有有機(jī)物涂層的單模光纖，將單模光纖彎成直徑15-40mm的光纖環(huán)，用濃硝酸將光纖環(huán)表面進(jìn)行腐蝕黑化處理；(2)將光纖環(huán)進(jìn)行表面化學(xué)鍍加電鍍的金屬化，控制帶金屬化層的光纖直徑為0.3-0.5mm；(3)取兩塊鋁合金板，在其中一塊板上銑削加工出與金屬化光纖環(huán)形成間隙配合的溝槽；(4)光纖環(huán)置于溝槽內(nèi),在溝槽內(nèi)置入中溫Al-Si焊料膏，將另一塊鋁合金板覆蓋在上表面；(5)光纖環(huán)和鋁合金板置于恒溫加熱爐中，加熱至焊料熔點(diǎn)以上30-50℃，保溫30-50秒，緩慢冷卻，即獲得光纖宏彎損耗傳感器。它具有加工工藝簡(jiǎn)單，制成的傳感器安裝使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01K11/32GK103048064SQ201210536019
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者李玉龍, 彭星玲, 張華 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)