專利名稱：一種光纖布拉格光柵溫度傳感器封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖布拉格Bragg光柵溫度傳感器的封裝方法，尤其是一種適合 煤礦井下密閉火災(zāi)區(qū)溫度監(jiān)測的光纖光柵溫度傳感器的封裝。
背景技術(shù)：
溫度是工業(yè)生產(chǎn)的一個十分重要的參數(shù)，尤其在煤礦井下作業(yè)中，通過對溫度的 測量和分析，可評價煤礦井下生產(chǎn)層動態(tài)，精確測量密閉火災(zāi)區(qū)溫度剖面梯度，還可以反映 井下長期生產(chǎn)特性。與傳統(tǒng)的溫度傳感器相比，光纖Bragg光柵溫度傳感器具有體積小、測 量精度高、抗電磁干擾、長期穩(wěn)定性好以及能夠?qū)崿F(xiàn)信號的遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點，是長期溫度 測量和惡劣環(huán)境下溫度測量的最佳傳感器。光纖光柵溫度傳感器能夠通過波分復(fù)用的方式 在一根光纖上串聯(lián)多個傳感器，實現(xiàn)對多個點的準(zhǔn)分布式溫度測量，可以精確地測量密閉 火災(zāi)區(qū)溫度剖面梯度。因此光纖光柵溫度傳感器在測點多、測量空間小、需要長期測量的 場合及精確地測量密閉火災(zāi)區(qū)溫度剖面梯度方面具有明顯的優(yōu)勢。但在使用中，未做防護(hù) 的光纖光柵溫度傳感器容易受到外力的擠壓和剪力而破壞，同時光纖光柵還存在一定的溫 度_應(yīng)變交叉敏感性，在進(jìn)行精確測量時必須屏蔽掉外界應(yīng)力引起的光纖光柵布拉格波長 的變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種可實現(xiàn)外界應(yīng)力隔絕、增強(qiáng)傳 感器穩(wěn)定度的光纖布拉格光柵溫度傳感器封裝方法。 本發(fā)明用熔接機(jī)將光纖光柵兩端與光纜中的光纖熔接，并固定在用不銹鋼薄片制 作的槽形金屬條上，在空隙處填充導(dǎo)熱硅脂，然后將封裝有光纖光柵的槽形金屬條置入不 銹鋼封裝外殼中。為增加溫度響應(yīng)速度，在封裝外殼空隙中填充導(dǎo)熱硅脂。將傳輸光纜中的 鋼絲壓入封裝外殼的凹槽中，通過螺栓將封裝外殼的兩個半圓柱體扣合固定；封裝完畢后， 光纖光柵及尾纖在不銹鋼封裝外殼內(nèi)處于松弛狀態(tài)。具體方法是 (1)將光纖光柵柵區(qū)兩側(cè)的涂敷層去掉，露出光纖，用丙酮清洗，用熔接機(jī)將光纖 光柵兩端與光纜中的光纖兩端熔接。 (2)將光纖光柵及光纜鎧裝層固定在槽形金屬條上，要求光纖光柵及尾纖為松弛 狀態(tài)，然后將槽形金屬條兩端粘合點與光纖粘牢，在空隙處填充導(dǎo)熱硅脂。光纖光柵為松弛 狀態(tài)以及將槽形金屬條與裸光纖光柵兩端點固定裝配在一起，能夠提高光纖光柵傳感器的 溫度測量穩(wěn)定性，操作簡單，可靠性高，不會出現(xiàn)多峰的現(xiàn)象。槽形金屬條采用不銹鋼薄片 制作，長度約30cm。 (3)為消除溫度和應(yīng)變的交叉敏感性，將上述封裝完的槽形金屬條放置在長度約 40cm的不銹鋼封裝外殼中，并將傳輸光纜中的鋼絲壓入不銹鋼封裝外殼中對稱的凹槽內(nèi)， 確保光纖光柵和尾纖在封裝外殼中處于松弛狀態(tài)，然后在封裝外殼中填充導(dǎo)熱硅脂。填充 導(dǎo)熱硅脂之前應(yīng)確保光纖光柵和尾纖在封裝外殼中處于松弛狀態(tài)，可以避免外層封裝外殼
3變形引起內(nèi)部光纖光柵應(yīng)變的變化。 光纖光柵溫度傳感器的溫度傳遞途徑為外界的溫度一封裝外殼一導(dǎo)熱硅脂一槽 形金屬條一光纖光柵，因此導(dǎo)熱硅脂的灌入能夠加快傳導(dǎo)的速率，提高光纖光柵溫度傳感 器的響應(yīng)速度。 本發(fā)明通過外層不銹鋼封裝外殼和光纜連接方式能夠為長距離穿洞鋪設(shè)提供足 夠的強(qiáng)度，并對光纖光柵提供有效的保護(hù)；通過兩層封裝結(jié)構(gòu)能夠消除外界應(yīng)力應(yīng)變引起 的溫度-應(yīng)變交叉敏感性；封裝外殼中填充導(dǎo)熱硅脂，能夠提高傳感器的溫度響應(yīng)速度。本 封裝方法制作的光纖布拉格光柵溫度傳感器的穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，抗拉抗壓，響應(yīng)速度快， 結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，易于現(xiàn)場測量，能夠用于強(qiáng)電磁輻射、易燃易爆等場合下，進(jìn)行高精度 溫度測量，實現(xiàn)外界應(yīng)力隔絕、增強(qiáng)傳感器穩(wěn)定度，并可通過串并聯(lián)復(fù)用的方式實現(xiàn)多點溫 度的實時、遠(yuǎn)距離測量。特別適合煤礦井下密閉火災(zāi)區(qū)溫度監(jiān)測。


圖1是本發(fā)明光纖布拉格光柵溫度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1、光纖光柵，2、熔接端口，3、固定點，4、槽形金屬條，5、導(dǎo)熱硅脂，6、尾纖，7、 光纜鎧裝層，8、傳輸光纜，9、鋼絲，10、凹槽，11、不銹鋼封裝外殼，12、不銹鋼封裝外殼固定 螺栓，13、光纜鎧裝層固定螺栓。
具體實施例方式
將光纖光柵1的柵區(qū)兩側(cè)各剝?nèi)?mm涂敷層，露出裸光纖，并用丙酮清洗，用熔接 機(jī)將光纖光柵1兩端與光纜中的光纖兩端熔接。將光纖光柵1固定在槽形金屬條4的固定 點3上，槽形金屬條4長度為30cm，用不銹鋼薄片制成。光纖光柵1及尾纖6為松弛狀態(tài)， 將槽形金屬條4兩端粘合點與光纖粘牢，用光纜鎧裝層固定螺栓13將光纜鎧裝層7固定在 槽形金屬條4上，在空隙處填充導(dǎo)熱硅脂5 ;將上述封裝完的槽形金屬條4放置在長度40cm 的不銹鋼封裝外殼11中，并將傳輸光纜8中的鋼絲9壓入不銹鋼封裝外殼11中對稱的凹 槽10內(nèi)，由不銹鋼封裝外殼固定螺栓12將不銹鋼封裝外殼11固定，然后在封裝外殼中填 充導(dǎo)熱硅脂5。在填充導(dǎo)熱硅脂5之前，需要確保光纖光柵1和尾纖6在封裝外殼11中處 于松弛狀態(tài)，以避免外層封裝外殼11變形引起內(nèi)部光纖光柵1應(yīng)變的變化。
權(quán)利要求
一種光纖布拉格光柵溫度傳感器封裝方法，其特征是(1)將光纖光柵柵區(qū)兩側(cè)的涂敷層去掉，露出光纖，用丙酮清洗，用熔接機(jī)將光纖光柵兩端與光纜中的光纖兩端熔接；(2)將光纖光柵及光纜鎧裝層固定在槽形金屬條上，要求光纖光柵及尾纖為松弛狀態(tài)，然后將槽形金屬條兩端粘合點與光纖粘牢，在空隙處填充導(dǎo)熱硅脂；(3)將封裝完的槽形金屬條放置在不銹鋼封裝外殼中，并將傳輸光纜中的鋼絲壓入不銹鋼封裝外殼中對稱的凹槽內(nèi)，確保光纖光柵和尾纖在封裝外殼中處于松弛狀態(tài)，然后在封裝外殼中填充導(dǎo)熱硅脂。
2. 如權(quán)利要求1所述的光纖布拉格光柵溫度傳感器封裝方法，其特征是不銹鋼封裝外 殼長度40cm ;槽形金屬條采用不銹鋼薄片制作，長度30cm。
全文摘要
一種光纖布拉格光柵溫度傳感器封裝方法，目的是實現(xiàn)外界應(yīng)力隔絕、增強(qiáng)傳感器穩(wěn)定度；本發(fā)明將光纖光柵柵區(qū)兩側(cè)的涂敷層去掉，露出光纖，用丙酮清洗，用熔接機(jī)將光纖光柵兩端與光纜中的光纖兩端熔接；將光纖光柵及光纜鎧裝層固定在槽形金屬條上，要求光纖光柵及尾纖為松弛狀態(tài)，然后將槽形金屬條兩端粘合點與光纖粘牢，在空隙處填充導(dǎo)熱硅脂；將封裝完的槽形金屬條放置在不銹鋼封裝外殼中，并將傳輸光纜中的鋼絲壓入不銹鋼封裝外殼中對稱的凹槽內(nèi)，確保光纖光柵和尾纖在封裝外殼中處于松弛狀態(tài)，然后在封裝外殼中填充導(dǎo)熱硅脂。
文檔編號G02B6/255GK101738269SQ20091017545
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者黨曉燕, 張育軍, 朱翔宇, 楊麗君, 韓紅遠(yuǎn) 申請人:韓紅遠(yuǎn);朱翔宇;張育軍;楊麗君;黨曉燕