集束光纖光柵傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體講是一種熔接損耗小，操作過程簡單，探測分辨率高，容易封裝，存活率高，體積小，且能夠?qū)崿F(xiàn)大面積溫度應(yīng)變的線、面、體探測的集束光纖光柵傳感器。
【背景技術(shù)】
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[0002]光纖光柵(FBG)是近幾年發(fā)展最為迅速的光纖無源器件之一。自從1978年加拿大通信研究中心的K.0.Hill等制作出世界上第一根光纖布拉格光柵(FBG)以來，由于其許多獨特的優(yōu)點，人們越來越致力于將其應(yīng)用于各種物理量的傳感。1989年，W.ff.Morey等人首次報道用光纖光柵做傳感器用來測量溫度和應(yīng)變，從此掀開了光纖光柵在傳感技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用研究的新篇章。光纖光柵傳感器由于光纖光柵的波長編碼特性避免了光強調(diào)制型光纖傳感器精度受光能波動的嚴重影響和光纖干涉型傳感系統(tǒng)只能進行相對測量和對工作環(huán)境要求高的不足，及其可復(fù)用性，使它被廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、電力、紡織等軍民用領(lǐng)域，進行溫度、應(yīng)變、位移、壓力等的測量。作為傳感元件，光纖光柵將被測的信息轉(zhuǎn)化為其反射波長的移動，即波長解調(diào)，因此不受光功率波動和系統(tǒng)損耗的影響。另外，光纖光柵還具有可靠性好、抗電磁干擾、抗腐蝕，易于將多個光纖光柵串聯(lián)在一根光纖上構(gòu)成光纖光柵陣列，實現(xiàn)分布式傳感等優(yōu)點。光纖光柵溫度傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾、無零漂、體積小、易于安裝、可靠性高、使用壽命長等特點。溫度、應(yīng)變是石油、航空航天等領(lǐng)域中最基礎(chǔ)和最常用也是非常重要的檢測參數(shù)，測試溫度、應(yīng)變是光纖光柵傳感器最主要和最直接的應(yīng)用之一。
[0003]光纖光柵傳感器的研究，除對現(xiàn)有器件進行外場驗證、完善和提高外，目前有以下幾個發(fā)展動向:大力發(fā)展測量溫度分布的測量技術(shù)，即由對單個點的測量到對光纖傳感器沿線上多點分布，以及大面積多維分布的測量；開發(fā)包括測量溫度應(yīng)變在內(nèi)的多功能的傳感器；研制大型傳感器陣列，實現(xiàn)全光學(xué)檢測及遠程監(jiān)控。
[0004]在大型工程中，要經(jīng)常采用多點連續(xù)溫度測量，準分布式的多個光纖Bragg光柵傳感器可以很好地解決這些工程問題。目前常采用單個光纖光柵焊接成串，或使用光纖光柵串進行溫度、應(yīng)變的線探測，這兩種方式的操作過程非常繁瑣，需要對每個光柵進行單獨封裝，再將光柵逐個進行串聯(lián)熔接，操作復(fù)雜，熔接損耗大，不易封裝，存活率低。另外，由于光柵熔接需要有一定的長度，即兩個光柵之間的距離不能太短，因此溫度探測的分辨率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種熔接損耗小，操作過程簡單，探測分辨率高，容易封裝，存活率高，體積小，且能夠?qū)崿F(xiàn)大面積溫度應(yīng)變的線、面、體探測的集束光纖光柵傳感器。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的集束光纖光柵傳感器，它包括多根光纖，每根光纖上均刻有多個光柵，多根刻有多個光柵的光纖集束封裝在一個平面上或一個束管內(nèi)。
[0007]采用以上結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明的有益效果是:
[0008]1、與現(xiàn)有技術(shù)需要將每個光柵逐個進行串聯(lián)熔接不同，本發(fā)明是直接在光纖上刻制多個光柵，并將多根刻制有多個光柵的光纖進行集束封裝，無需進行串聯(lián)熔接，因此本發(fā)明不但熔接損耗大大減小，而且操作過程也變得較為簡單。
[0009]2、由于本發(fā)明是在一根光纖上直接刻錄多個光柵，可以將光柵之間的間距設(shè)置的很小，因此本發(fā)明具有密集程度高，探測間距小，探測分辨率高，以及易于集成的特點。
[0010]3、由于本發(fā)明的集成度較高，可以整串光柵進行封裝，再將每串光柵集束在一起，減少了連接器等附件，因此本發(fā)明不但體積較小，而且使用時只需安裝一根即可，容易封裝。
[0011]4、因為光纖光柵單元較少，安裝方便，光纖光柵損害較少，所以光纖光柵存活率尚O
[0012]5、因為本發(fā)明中的一根光纖上刻多個光柵，因此可檢測線上多點，而當(dāng)多個光柵單元并排平面或曲面放置時，可實現(xiàn)nXm的面上點測試，而當(dāng)每一個平面上都布放了光纖光柵，就可實現(xiàn)物體的立體測試。
[0013]本發(fā)明所述的集束光纖光柵傳感器，其中，多根刻有多個光柵的光纖集束封裝在一個平面上采用的可以是以下具體結(jié)構(gòu):多根光纖水平平行分布，光纖之間有間隔，多根光纖位于一個方形保護套內(nèi)，光纖與方形保護套內(nèi)壁之間有集束光纖保護填充物。
[0014]本發(fā)明所述的集束光纖光柵傳感器，其中，多根刻有多個光柵的光纖集束封裝在一個束管內(nèi)采用的可以是以下具體結(jié)構(gòu):多根刻有多個光柵的光纖分別卡在一個支撐架的梯形凹槽內(nèi)，支撐架上由內(nèi)向外依次包裹有內(nèi)保護套、包帶及外保護套。包帶的作用是保護光纖光柵不從槽中脫出。
[0015]本發(fā)明所述的集束光纖光柵傳感器，其中，多根刻有多個光柵的光纖集束封裝在一個束管內(nèi)采用的可以是以下具體結(jié)構(gòu):多根刻有多個光柵的光纖集中在內(nèi)保護套的中間，內(nèi)保護套外圓周表面上沿周向分布有多根加強繩，多根加強繩上包裹有外保護套，光纖之間填充有集束膠。加強繩可為傳感單元提供機械加強保護，如可承受一定的拉伸和抗壓力等。集束膠起緩沖固定的作用。
[0016]本發(fā)明所述的集束光纖光柵傳感器，其中，多根刻有多個光柵的光纖集束封裝在一個束管內(nèi)采用的可以是以下具體結(jié)構(gòu):多根刻有多個光柵的光纖位于一個圓形保護套內(nèi)，多根光纖呈圓周分布，光纖與圓形保護套內(nèi)部之間有集束光纖保護填充物。
[0017]本發(fā)明所述的集束光纖光柵傳感器，其中，集束光纖保護填充物可由耐高溫纖維或觸變型膠體制成。由耐高溫纖維或觸變型膠體制成的集束光纖保護填充物可以防止潮氣水分進入光纖影響其機械強度和光學(xué)性能。
【附圖說明】
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[0018]圖1是多根刻有多個光柵的光纖平行間隔地放置在一起時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明集束光纖光柵傳感器采用平面封裝結(jié)構(gòu)時的截面示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明集束光纖光柵傳感器采用支撐式集束封裝結(jié)構(gòu)時的截面示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明集束光纖光柵傳感器采用中心式集束封裝結(jié)構(gòu)時的截面示意圖；
[0022]圖5是本發(fā)明集束光纖光柵傳感器采用常規(guī)集束封裝結(jié)構(gòu)時的截面示意圖；
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