一種測量高壓的厚膜式光纖光柵液壓傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械結(jié)構(gòu)檢測領(lǐng)域，具體涉及一種測量高壓的厚膜式光纖光柵液壓傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]大型機械的工作性能往往與液壓加載系統(tǒng)的性能密切相關(guān)，液壓加載系統(tǒng)的性能直接影響到系統(tǒng)的工作效率、穩(wěn)定性和相關(guān)部件的壽命等。通過在液壓加載系統(tǒng)安裝光纖光柵壓力傳感器，系統(tǒng)可實時在線感知液壓加載壓力的變化，獲得液壓系統(tǒng)壓力變化的規(guī)律，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。因而，液壓系統(tǒng)的壓力參數(shù)通常是檢測大型機械系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要參數(shù)之一。
[0003]目前，實際工程中應(yīng)用較多的液壓傳感器有傳統(tǒng)的機械式和電磁式的液壓傳感器，也有基于光纖光柵技術(shù)的液壓傳感器。然而，大型機械系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在實際運行中面臨著重載、高壓和腐蝕性、電磁熱輻射干擾以及多場耦合等諸多因素的影響，傳統(tǒng)的電類傳感器往往不能滿足大型機械液壓系統(tǒng)監(jiān)測的需求。由于光纖光柵能抗電磁干擾、耐化學(xué)腐蝕、使用壽命長，能夠克服傳統(tǒng)壓力傳感器在實際工程應(yīng)用中的種種缺陷[3]。
[0004]由于光纖光柵本身的機械強度有限，對于壓力的敏感系數(shù)很低，并且存在交叉敏感效應(yīng)，很難將其直接應(yīng)用于實際工程的壓力測量中，通常需要對光纖光柵壓力傳感器進行增敏M[5]。從現(xiàn)有的光纖光柵的壓力響應(yīng)增敏方法來看，主要有三條途徑:采用特殊的封裝技術(shù)[6];改進光纖光柵制作材料[7];探索新的光纖光柵寫入方法M。其中，通過改進光纖光柵制作材料和探索新的光纖光柵寫入方法是對光柵進行本征性增敏[磯1.^11]，因此能在有效增敏的同時不減小傳感光柵的測量范圍，但實現(xiàn)難度很大。特殊的封裝方式是通過使外界壓力、溫度對傳感光柵的作用加倍來實現(xiàn)增敏[12][13]，即可提高光纖光柵傳感器對壓力的響應(yīng)靈敏度，又可保證其較強的機械強度和較長的使用壽命。因此，改良光纖光柵的封裝技術(shù)是在當(dāng)前光纖光柵實際工程中應(yīng)用得十分廣泛，也非常有效[14]。
[0005]南開大學(xué)光子技術(shù)中心的張穎等忍采用增敏罐封裝的辦法，將增敏聚合物固化于金屬圓筒中，光纖光柵置于圓筒軸線上，玻璃準(zhǔn)直地固化于聚合物中，金屬套筒屏蔽了其它方向的壓力，只容許開口方向的壓力使聚合物彈性體產(chǎn)生軸向應(yīng)變，而徑向方向上的應(yīng)變?yōu)?，該方法壓力增敏效果明顯，但是也會增強傳感器對溫度的敏感性，產(chǎn)生壓力-溫度交叉效應(yīng)[15]。海軍工程大學(xué)的文慶珍等人提出了一種基于壓力傳感增敏效果好的多層封裝結(jié)構(gòu)，同時還利用2種聚合物不同的力學(xué)特性用聚合物對光纖光柵進行多層封裝去敏處理時，聚合物的熱膨脹系數(shù)將對克服溫度的干擾即對溫度去敏帶來影響，但是實現(xiàn)起來難度很大Vengal Rao Pachava等人提出了一種膜片式光纖光柵壓力傳感器。膜片式光纖光柵傳感裝置就是一種經(jīng)常被用作增強壓力傳感靈敏度的封裝方法，當(dāng)膜片在被測壓力作用下，兩邊出現(xiàn)壓力差時，會產(chǎn)生一定的形變，通過感知該形變可以獲得被測壓力的信息[17]。膜片式光纖光柵壓力傳感器在大量程和高靈敏度的實現(xiàn)上具有良好的效果，而且可以用于動態(tài)壓力的測量，但是由于采用的是薄膜片，能測量的壓力范圍只在Ο-lMpa之間，不能滿足大型機械的高達lOOMpa這樣的高強度的壓力測量[18][19]。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有的液壓傳感器具有實現(xiàn)困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、溫補效果差、可測量范圍小、抗電磁干擾能力差這些缺點中的一個或多個。
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