專(zhuān)利名稱(chēng)：一種快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，溫度傳感器廣泛應(yīng)用于各種工程結(jié)構(gòu)，如隧道、橋梁、提壩、大型建筑等，進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)、長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)和火災(zāi)探測(cè)。傳統(tǒng)的溫度傳感器具有精度低、易受電磁干擾、穩(wěn)定性差、信號(hào)傳輸距離短等缺點(diǎn)，很難在惡劣的工作環(huán)境里進(jìn)行精確的監(jiān)測(cè)。而光纖光柵溫度傳感器與傳統(tǒng)的溫度傳感器相比，具有靈敏度高、體積小、重量輕、安全防爆、抗電磁干擾能力強(qiáng)、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此，光纖光柵溫度傳感器越來(lái)越廣泛地受到各行各業(yè)的青睞。光纖光柵溫度傳感器在工程結(jié)構(gòu)尤其是在土木結(jié)構(gòu)中應(yīng)用時(shí)，遇到兩類(lèi)問(wèn)題，一是光纖光柵溫度傳感器本身強(qiáng)度的問(wèn)題，二是時(shí)間響應(yīng)的問(wèn)題。高強(qiáng)度必然導(dǎo)致大的封裝殼體厚度，從而影響對(duì)環(huán)境溫度的響應(yīng)速度；為提高響應(yīng)速度，就要減小封裝管的厚度，這又使得保護(hù)強(qiáng)度降低。在現(xiàn)有技術(shù)中，光纖光柵溫度傳感器的封裝結(jié)構(gòu)尚不能同時(shí)具備較強(qiáng)的保護(hù)強(qiáng)度和較快的響應(yīng)速度，因此，本發(fā)明正是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種既具有較強(qiáng)的保護(hù)強(qiáng)度、又具有較快響應(yīng)速度的光纖光柵溫度傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中光纖光柵溫度傳感器不能同時(shí)具備較強(qiáng)的保護(hù)強(qiáng)度和較快的響應(yīng)速度的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種既具有較強(qiáng)的保護(hù)強(qiáng)度、又能夠?qū)Νh(huán)境溫度快速響應(yīng)的光纖光柵溫度傳感器。為解決上面所述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明主要采取以下技術(shù)方案一種快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器，包括光纖光柵、用于固定光纖光柵的光纖固定片、光纖固定片內(nèi)置于封裝管、橫截面中心沿軸向開(kāi)設(shè)通孔的第一光纜連接頭和第二光纜連接頭連接在封裝管的兩端，光纖固定片位于第一光纜連接頭和第二光纜連接頭之間， 固定于光纖固定片上的光纖光柵分別穿過(guò)第一光纜連接頭和第二光纜連接頭內(nèi)的通孔；所述封裝管為其外壁沿軸向至少去除一面管壁材料的封裝管。作為本發(fā)明的一項(xiàng)優(yōu)選方案，在封裝管內(nèi)壁沿軸向?qū)ΨQ(chēng)設(shè)置用于固定光纖固定片的兩條槽；進(jìn)一步的，所述的兩條槽設(shè)置于封裝管未去除管壁材料的外壁相對(duì)應(yīng)的內(nèi)壁。第一光纜連接頭及第二光纜連接頭和封裝管的兩端通過(guò)螺紋配合連接，使封裝管和光纜連接頭緊密連接。作為本發(fā)明的一項(xiàng)優(yōu)選方案，光纖固定片采用長(zhǎng)方形或 鈴形的光纖固定片。進(jìn)一步的，光纖固定片由金屬、玻璃、陶瓷、膠木或復(fù)合材料制成；更進(jìn)一步的，在光纖固定片中部設(shè)置長(zhǎng)方孔、長(zhǎng)腰孔、圓孔或網(wǎng)狀孔，用于將光纖固定片中部的光纖光柵置于封裝管的腔體中，這樣可以方便導(dǎo)熱，提高響應(yīng)速度。進(jìn)一步的，封裝管由金屬、玻璃或陶瓷制成。
作為優(yōu)選方案，光纖光柵通過(guò)膠粘或焊接的方式固定在光纖固定片上。進(jìn)一步的， 光纖固定片上的光纖光柵呈松弛狀態(tài)。本發(fā)明提供的快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器，一方面，由于封裝管部分區(qū)域厚度較大，保證了對(duì)光纖光柵有較強(qiáng)的保護(hù)強(qiáng)度；另一方面，采用本技術(shù)方案的封裝結(jié)構(gòu)，大大提高了光纖光柵溫度傳感器對(duì)環(huán)境溫度的響應(yīng)速度。同時(shí)，該光纖光柵溫度傳感器封裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，便于實(shí)施。


圖1是本發(fā)明第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的側(cè)視示意圖；圖3是本發(fā)明第一種實(shí)施例的外形示意圖；圖4是本發(fā)明第一種實(shí)施例封裝管的外形示意圖；圖5是圖4的側(cè)視剖視圖；圖6是長(zhǎng)方形光纖固定片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明第二種實(shí)施例封裝管的外形示意圖；圖8是圖7的側(cè)視示意圖；圖9是啞鈴形光纖固定片的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。實(shí)施例1 請(qǐng)一并參閱圖1至圖6，圖1是本發(fā)明第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖 2是圖1的側(cè)視示意圖，圖3是本發(fā)明第一種實(shí)施例的外形示意圖，圖4是本發(fā)明第一種實(shí)施例封裝管的外形示意圖，圖5是圖4的側(cè)視剖視圖，圖6是長(zhǎng)方形光纖固定片的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器包括光纖光柵4、用于固定光纖光柵4的光纖固定片2、光纖固定片2內(nèi)置于封裝管3、橫截面中心沿軸向開(kāi)設(shè)通孔的第一光纜連接頭11 和第二光纜連接頭12連接在封裝管3的兩端，光纖固定片2位于第一光纜連接頭11和第二光纜連接頭12之間，固定于光纖固定片2上的光纖光柵4分別穿過(guò)所述第一光纜連接頭 11和第二光纜連接頭12內(nèi)的通孔，與光纜6相連接，所述封裝管C3)為其外壁沿軸向?qū)ΨQ(chēng)去除了兩面管壁材料的封裝管。在封裝管3內(nèi)壁沿軸向?qū)ΨQ(chēng)設(shè)置兩條槽311、312，用于固定光纖固定片2 ；所述槽 311、312沿軸向?qū)ΨQ(chēng)設(shè)置在封裝管3未去除管壁材料的外壁相對(duì)應(yīng)的內(nèi)壁，確保封裝管3的厚度，以保證對(duì)光纖光柵4的保護(hù)強(qiáng)度，避免因?qū)⒉?11、312設(shè)置在封裝管3去除管壁材料的外壁相對(duì)應(yīng)的內(nèi)壁，而造成降低封裝管3對(duì)光纖光柵4的保護(hù)強(qiáng)度。光纖固定片2為長(zhǎng)方形，且其寬度即為所述槽311和槽312的槽底之間的直線(xiàn)距離，將光纖固定片2插入封裝管3內(nèi)壁的槽311、312中，使封裝管3對(duì)光纖固定片2緊密固定。為提高光纖光柵傳感器對(duì)諸方位溫度的響應(yīng)敏感，在光纖固定片2中部設(shè)置長(zhǎng)方孔，將光纖固定片2中部的光纖光柵4置于封裝管3的腔體中，便于腔體內(nèi)的溫度無(wú)阻礙的傳導(dǎo)至光纖光柵4。為了進(jìn)一步提高由光纖固定片2產(chǎn)生的技術(shù)效果，光纖固定片2由金屬、玻璃、陶瓷、膠木或復(fù)合材料制成。
在封裝管3的兩端和第一光纜連接頭11及第二光纜連接頭12通過(guò)螺紋配合連接，即分別設(shè)置有相互配合的內(nèi)螺紋和外螺紋，這樣就可以通過(guò)內(nèi)螺紋、外螺紋的相互配合，使封裝管3、第一光纜連接頭11、第二光纜連接頭12緊密結(jié)合，由于光纖固定片2通過(guò)槽311、312緊密地固定于封裝管3內(nèi)部，所以整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)就達(dá)到了良好的固定效果；作為優(yōu)選方案，封裝管3由金屬、玻璃或陶瓷材料制成。同時(shí)，采用上述材料制成的封裝管3具有一定的厚度和強(qiáng)度，以保證對(duì)光纖光柵4有較強(qiáng)的保護(hù)強(qiáng)度。本發(fā)明的具體實(shí)施過(guò)程如下光纖光柵4通過(guò)膠粘或者光纖金屬化后焊接的方式固定在中部開(kāi)有長(zhǎng)方孔的光纖固定片2上的固定部位5處，若光纖固定片2為金屬時(shí)，通過(guò)膠粘或焊接的方式進(jìn)行固定，若光纖固定片2為非金屬時(shí)，則通過(guò)膠粘的方式進(jìn)行固定。如圖1所示，固定時(shí)，要保證固定在光纖固定片2上的光纖光柵4呈松弛狀態(tài)，為了使封裝管 3內(nèi)部的光纖光柵4快速的響應(yīng)到外部的溫度變化，同時(shí)在保證封裝管3對(duì)內(nèi)部光纖光柵 4有較強(qiáng)保護(hù)強(qiáng)度的情況下，在所述封裝管3外壁沿軸向?qū)ΨQ(chēng)去除兩面的管壁材料，去除的管壁材料如圖2中虛線(xiàn)內(nèi)空白處所顯示的部分，因此封裝管3的部分厚度就較薄，有利于熱量進(jìn)入腔體內(nèi)部。在封裝管3內(nèi)壁沿軸向?qū)ΨQ(chēng)設(shè)置兩條槽311、312，用于固定光纖固定片； 為了使整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)達(dá)到最佳的保護(hù)狀態(tài)，將槽311、312開(kāi)在封裝管3外壁未去除管壁材料部分的相對(duì)應(yīng)的內(nèi)壁，以保證封裝管3對(duì)光纖光柵4有較強(qiáng)的保護(hù)強(qiáng)度。接著將固定有光纖光柵4的光纖固定片2插入封裝管3內(nèi)壁沿軸向設(shè)置的槽311、 312里，以實(shí)現(xiàn)封裝管3對(duì)光纖固定片2的緊密固定；再將固定于光纖固定片2上的光纖光柵4分別穿過(guò)第一光纜連接頭11和第二光纜連接頭12內(nèi)的通孔，與光纜6相連接，再將設(shè)置有外螺紋的第一光纜連接頭11和第二光纜連接頭12分別擰進(jìn)兩端設(shè)置有內(nèi)螺紋的封裝管3里面，以保證整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。在封裝管3腔體內(nèi)部，由于光纖固定片2中部開(kāi)有長(zhǎng)方孔，熱量進(jìn)入封裝管3腔體后，能無(wú)阻礙地傳導(dǎo)至光纖光柵4，光纖光柵4溫度傳感器迅速響應(yīng)，同時(shí)封裝管3具有一定的厚度和強(qiáng)度，保證了此封裝結(jié)構(gòu)對(duì)光纖光柵4具有較強(qiáng)的保護(hù)強(qiáng)度。實(shí)施例2 請(qǐng)一并參閱圖7至圖9，圖7是本發(fā)明第二種實(shí)施例封裝管的外形示意圖，圖8是圖7的側(cè)視示意圖，圖9是 鈴形光纖固定片的結(jié)構(gòu)示意圖。實(shí)施例2與實(shí)施例 1的不同之處在于在實(shí)施例2中，在封裝管3外壁沿軸向?qū)ΨQ(chēng)去除四個(gè)面的管壁材料，如圖8所示，虛線(xiàn)內(nèi)的空白處即為去除管壁材料部分，使封裝管3的部分厚度降低，熱量能夠更加迅速地傳導(dǎo)至封裝管3內(nèi)部的光纖光柵4上，光纖光柵4就能對(duì)環(huán)境溫度的變化起到快速響應(yīng)的作用，及時(shí)、精確的發(fā)出信號(hào)。實(shí)施例2與實(shí)施例1的不同之處還在于實(shí)施例1的光纖固定片為長(zhǎng)方形，而實(shí)施例2為啞鈴形，由于光纖固定片2是啞鈴形的，中間部位的上下沿不與封裝管接觸，即腔體內(nèi)部是連通的，熱量能夠在腔體內(nèi)流通，保證光纖光柵4能夠及時(shí)的檢測(cè)到真實(shí)的環(huán)境溫度，所以與實(shí)施例1和實(shí)施例2中的長(zhǎng)方形光纖固定片2相比，具有同樣的技術(shù)效果，因?yàn)槎急ＷC了腔體內(nèi)的光纖光柵4能夠迅速的感應(yīng)到熱量，提高了光纖光柵溫度傳感器對(duì)環(huán)境溫度的響應(yīng)速度。
權(quán)利要求
1.一種快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器，包括光纖光柵G)，其特征在于，還包括用于固定所述光纖光柵的光纖固定片O)、所述光纖固定片O)內(nèi)置于封裝管(3)、橫截面中心沿軸向開(kāi)設(shè)通孔的第一光纜連接頭(11)和第二光纜連接頭(1 連接在封裝管C3)的兩端，光纖固定片( 位于第一光纜連接頭(11)和第二光纜連接頭(1 之間，固定于光纖固定片( 上的光纖光柵(4)分別穿過(guò)第一光纜連接頭(11)和第二光纜連接頭(1 內(nèi)的通孔；所述封裝管C3)為其外壁沿軸向至少去除一面管壁材料的封裝管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，在所述封裝管 (3)內(nèi)壁沿軸向?qū)ΨQ(chēng)設(shè)置用于固定光纖固定片O)的兩條槽(311、312)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述兩條槽 (311,312)設(shè)置于與封裝管未去除管壁材料的外壁相對(duì)應(yīng)的內(nèi)壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述第一光纜連接頭(11)、第二光纜連接頭(1 與封裝管(3)的兩端通過(guò)螺紋配合連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述光纖固定片(2)為長(zhǎng)方形或啞鈴形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述光纖固定片O)中部設(shè)置長(zhǎng)方孔、長(zhǎng)腰孔、圓孔或網(wǎng)狀孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述光纖固定片O)由金屬、玻璃、陶瓷、膠木或復(fù)合材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述封裝管(3)由金屬、玻璃或陶瓷制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述光纖光柵(4)通過(guò)膠粘或焊接的方式固定在光纖固定片O)的固定部位( 處。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，所述光纖固定片(2)上的光纖光柵(4)呈松弛狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種快速響應(yīng)光纖光柵溫度傳感器，包括光纖光柵、用于固定光纖光柵的光纖固定片、光纖固定片內(nèi)置于封裝管、橫截面中心沿軸向開(kāi)設(shè)通孔的第一光纜連接頭和第二光纜連接頭連接在封裝管的兩端，光纖固定片位于所述第一光纜連接頭和第二光纜連接頭之間，固定于光纖固定片上的光纖光柵分別穿過(guò)第一光纜連接頭和第二光纜連接頭的通孔；所述封裝管為其外壁沿軸向至少去除一面管壁材料的封裝管。本發(fā)明提供的光纖光柵溫度傳感器，一方面，封裝管部分區(qū)域厚度較大，對(duì)光纖光柵具有較強(qiáng)的保護(hù)強(qiáng)度；另一方面，大大提高了光纖光柵溫度傳感器對(duì)環(huán)境溫度的響應(yīng)速度。同時(shí)，該光纖光柵溫度傳感器封裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，便于實(shí)施。
文檔編號(hào)G01K11/32GK102235920SQ20101016958
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者何唯平, 夏懋寅, 張 杰, 錢(qián)洪衛(wèi), 陸宗源 申請(qǐng)人:上海啟鵬工程材料科技有限公司, 深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司