集束光纖光柵傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體講是一種熔接損耗小，操作過程簡(jiǎn)單，探測(cè)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(cè)的集束光纖光柵傳感器。
【背景技術(shù)】
:
[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(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，人們?cè)絹碓街铝τ趯⑵鋺?yīng)用于各種物理量的傳感。1989年，W.ff.Morey等人首次報(bào)道用光纖光柵做傳感器用來測(cè)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(zhǎng)編碼特性避免了光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感器精度受光能波動(dòng)的嚴(yán)重影響和光纖干涉型傳感系統(tǒng)只能進(jìn)行相對(duì)測(cè)量和對(duì)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(jìn)行溫度、應(yīng)變、位移、壓力等的測(cè)量。作為傳感元件，光纖光柵將被測(cè)的信息轉(zhuǎn)化為其反射波長(zhǎng)的移動(dòng)，即波長(zhǎng)解調(diào)，因此不受光功率波動(dòng)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(gè)光纖光柵串聯(lián)在一根光纖上構(gòu)成光纖光柵陣列，實(shí)現(xiàn)分布式傳感等優(yōu)點(diǎn)。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(zhǎng)等特點(diǎn)。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(cè)參數(shù)，測(cè)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(duì)現(xiàn)有器件進(jìn)行外場(chǎng)驗(yàn)證、完善和提高外，目前有以下幾個(gè)發(fā)展動(dòng)向:大力發(fā)展測(cè)量溫度分布的測(cè)量技術(shù)，即由對(duì)單個(gè)點(diǎn)的測(cè)量到對(duì)光纖傳感器沿線上多點(diǎn)分布，以及大面積多維分布的測(cè)量；開發(fā)包括測(cè)量溫度應(yīng)變?cè)趦?nèi)的多功能的傳感器；研制大型傳感器陣列，實(shí)現(xiàn)全光學(xué)檢測(cè)及遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0004]在大型工程中，要經(jīng)常采用多點(diǎn)連續(xù)溫度測(cè)量，準(zhǔn)分布式的多個(gè)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(gè)光纖光柵焊接成串，或使用光纖光柵串進(jìn)行溫度、應(yīng)變的線探測(cè)，這兩種方式的操作過程非常繁瑣，需要對(duì)每個(gè)光柵進(jìn)行單獨(dú)封裝，再將光柵逐個(gè)進(jìn)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(zhǎng)度，即兩個(gè)光柵之間的距離不能太短，因此溫度探測(cè)的分辨率較低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種熔接損耗小，操作過程簡(jiǎn)單，探測(cè)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(cè)的集束光纖光柵傳感器。
[0006]本實(shí)用新型的技術(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(gè)光柵，多根刻有多個(gè)光柵的光纖集束封裝在一個(gè)平面上或一個(gè)束管內(nèi)。
[0007]采用以上結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0008]1、與現(xiàn)有技術(shù)需要將每個(gè)光柵逐個(gè)進(jìn)行串聯(lián)熔接不同，本實(shí)用新型是直接在光纖上刻制多個(gè)光柵，并將多根刻制有多個(gè)光柵的光纖進(jìn)行集束封裝，無需進(jìn)行串聯(lián)熔接，因此本實(shí)用新型不但熔接損耗大大減小，而且操作過程也變得較為簡(jiǎn)單。
[0009]2、由于本實(shí)用新型是在一根光纖上直接刻錄多個(gè)光柵，可以將光柵之間的間距設(shè)置的很小，因此本實(shí)用新型具有密集程度高，探測(cè)間距小，探測(cè)分辨率高，以及易于集成的特點(diǎn)。
[0010]3、由于本實(shí)用新型的集成度較高，可以整串光柵進(jìn)行封裝，再將每串光柵集束在一起，減少了連接器等附件，因此本實(shí)用新型不但體積較小，而且使用時(shí)只需安裝一根即可，容易封裝。
[0011]4、因?yàn)楣饫w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ο
[0012]5、因?yàn)楸緦?shí)用新型中的一根光纖上刻多個(gè)光柵，因此可檢測(cè)線上多點(diǎn)，而當(dāng)多個(gè)光柵單元并排平面或曲面放置時(shí)，可實(shí)現(xiàn)nXm的面上點(diǎn)測(cè)試，而當(dāng)每一個(gè)平面上都布放了光纖光柵，就可實(shí)現(xiàn)物體的立體測(cè)試。
[0013]本實(shí)用新型所述的集束光纖光柵傳感器，其中，多根刻有多個(gè)光柵的光纖集束封裝在一個(gè)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(gè)方形保護(hù)套內(nèi)，光纖與方形保護(hù)套內(nèi)壁之間有集束光纖保護(hù)填充物。
[0014]本實(shí)用新型所述的集束光纖光柵傳感器，其中，多根刻有多個(gè)光柵的光纖集束封裝在一個(gè)束管內(nèi)采用的可以是以下具體結(jié)構(gòu):多根刻有多個(gè)光柵的光纖分別卡在一個(gè)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(hù)套、包帶及外保護(hù)套。包帶的作用是保護(hù)光纖光柵不從槽中脫出。
[0015]本實(shí)用新型所述的集束光纖光柵傳感器，其中，多根刻有多個(gè)光柵的光纖集束封裝在一個(gè)束管內(nèi)采用的可以是以下具體結(jié)構(gòu):多根刻有多個(gè)光柵的光纖集中在內(nèi)保護(hù)套的中間，內(nèi)保護(hù)套外圓周表面上沿周向分布有多根加強(qiáng)繩，多根加強(qiáng)繩上包裹有外保護(hù)套，光纖之間填充有集束膠。加強(qiáng)繩可為傳感單元提供機(jī)械加強(qiáng)保護(hù)，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]本實(shí)用新型所述的集束光纖光柵傳感器，其中，多根刻有多個(gè)光柵的光纖集束封裝在一個(gè)束管內(nèi)采用的可以是以下具體結(jié)構(gòu):多根刻有多個(gè)光柵的光纖位于一個(gè)圓形保護(hù)套內(nèi)，多根光纖呈圓周分布，光纖與圓形保護(hù)套內(nèi)部之間有集束光纖保護(hù)填充物。
[0017]本實(shí)用新型所述的集束光纖光柵傳感器，其中，集束光纖保護(hù)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(hù)填充物可以防止潮氣水分進(jìn)入光纖影響其機(jī)械強(qiáng)度和光學(xué)性能。
【附圖說明】
:
[0018]圖1是多根刻有多個(gè)光柵的光纖平行間隔地放置在一起時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型集束光纖光柵傳感器采用平面封裝結(jié)構(gòu)時(shí)的截面示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型集束光纖光柵傳感器采用支撐式集束封裝結(jié)構(gòu)時(shí)的截面示意圖；
[0021]圖4是本實(shí)用新型集束光纖光柵傳感器采用中心式集束封裝結(jié)構(gòu)時(shí)的截面示意圖；
[0022]圖5是本實(shí)用新型集束光纖光柵傳感器采用常規(guī)集束封裝結(jié)構(gòu)時(shí)的截面示意圖；<