專利名稱：一種金屬封裝的光纖布拉格光柵傳感器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖傳感技術(shù)，尤其涉及一種光纖布拉格光柵傳感器。
背景技術(shù)：
光纖傳感技術(shù)是隨著光導(dǎo)纖維和光纖通信技術(shù)的發(fā)展而形成的嶄新技術(shù)。光纖傳感器的防火、防爆、精度高、損耗低、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、性價(jià)比高、復(fù)用性好、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾、頻帶范圍寬、動(dòng)態(tài)范圍大、易與光纖傳輸系統(tǒng)組成遙測(cè)網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)。光纖布拉格光柵傳感器(Fiber Bragg Grating Sensor, FBG)屬于光纖傳感器的一種，基于光纖光柵的傳感過(guò)程是通過(guò)外界物理參量對(duì)光纖布拉格(Bragg)波長(zhǎng)的調(diào)制來(lái)獲取傳感信息，是一種波長(zhǎng)調(diào)制型光纖傳感器。光纖光柵的傳感機(jī)制包括應(yīng)變引起的彈性形變(elastic distortion)和彈光效應(yīng)(strain-optic effect)，溫度引起的熱膨脹效應(yīng) (thermo expansion effect)和熱光效應(yīng)(thermo-optic effect)，以及磁場(chǎng)引起的法拉第效應(yīng)(Faraday effect)，基于光纖光柵對(duì)溫度和應(yīng)變直接敏感，可制成用于檢測(cè)應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、壓力、振動(dòng)、位移、加速度、傾角等多種參量的光纖傳感器和光纖傳感網(wǎng)。FBG是光纖纖芯折射率沿光纖軸向呈周期性變化的一種光柵.目前已有的各類FBG傳感器工作原理均可歸結(jié)為對(duì)FBG中心波長(zhǎng)
Jls的測(cè)量，即通過(guò)對(duì)由外界擾動(dòng)引起的Jls漂移量的測(cè)量，得到被測(cè)參數(shù)與光纖纖芯
有效折射率nrff以及光纖光柵長(zhǎng)度周期Λ相關(guān)，即
若假定溫度與應(yīng)變壓力導(dǎo)致的中心波長(zhǎng)是相互獨(dú)立的，忽略光柵中心波長(zhǎng)導(dǎo)致的靈敏度系數(shù)影響
式中^為光纖光柵應(yīng)變的靈敏度系數(shù)；^Er為光纖光柵溫度傳感器的靈敏度系
數(shù)；J^為光纖光柵壓力的靈敏度系數(shù)；虹為溫度變化值f為應(yīng)變，AP為壓力變化值從式( 中可以看出應(yīng)變和溫度對(duì)波長(zhǎng)的作用可以看作是獨(dú)立、線性疊加的.若試驗(yàn)過(guò)程中溫度變化較小，可忽略溫度的影響，則應(yīng)變?chǔ)趴杀硎緸殛P(guān)于中心波長(zhǎng)線性的變化，以下相同。 各種變量影響波長(zhǎng)的方式 a)應(yīng)變和壓力改變中心波長(zhǎng)的方式
1、擴(kuò)大或縮小光柵長(zhǎng)度周期
2、產(chǎn)生彈光效應(yīng)其中軸向應(yīng)力變化引起的波長(zhǎng)漂移公式的系數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種金屬封裝的光纖布拉格光柵傳感器，包括金屬管、布拉格光纖光柵及用于固定布拉格光纖光柵與金屬管的粘合物，其特征在于還包括金屬底座，所述金屬管采用維氏硬度大于80且內(nèi)徑大于0. 3mm、外徑小于1mm、內(nèi)外徑之差為0. 3mm的不銹鋼管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬封裝的光纖布拉格光柵傳感器，其特征在于所述金屬底座有兩個(gè)且兩金屬底座間的所述金屬管長(zhǎng)度大于50mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬封裝的光纖布拉格光柵傳感器，其特征在于兩金屬底座間所述金屬管長(zhǎng)度為80mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3任意一項(xiàng)所述的一種金屬封裝的光纖布拉格光柵傳感器，其特征在于所述金屬底座主體的兩邊呈長(zhǎng)方體狀，另兩對(duì)邊呈半圓柱體狀，所述金屬底座在靠近半圓柱體狀的兩邊各有一個(gè)用于固定的焊孔，所述金屬底座的中心有一個(gè)用于插入所述金屬管的金屬孔，所述焊孔之間的圓心間距為15mm到50mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種金屬封裝的光纖布拉格光柵傳感器，其特征在于所述金屬底座的厚度為4mm、其長(zhǎng)方體的兩邊長(zhǎng)度為30mm，半圓柱體的圓直徑為10mm，焊孔直徑為5mm,金屬管孑L 1mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬封裝的光纖布拉格光柵傳感器的封裝方法，其特征在于包括如下步驟1)布拉格光纖光柵穿過(guò)金屬管，然后將光纖拉直；2)用于固定布拉格光纖光柵與金屬管的粘合物將金屬管與整個(gè)所述光纖光柵固定，所述粘合物均勻的涂抹在整個(gè)所述光纖光柵部分，直至覆蓋住整個(gè)光柵部分。3)等待所述粘合物凝固后，將金屬管插入金屬底座，并將兩者固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種金屬封裝的光纖布拉格光柵傳感器的封裝方法，其特征在于所述金屬底座有兩個(gè)且兩金屬底座間的所述金屬管長(zhǎng)度大于50mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種金屬封裝的光纖布拉格光柵傳感器的封裝方法，其特征在于兩金屬底座間所述金屬管長(zhǎng)度為80mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、任意一項(xiàng)所述的一種金屬封裝的光纖布拉格光柵傳感器的封裝方法，其特征在于所述金屬底座主體的兩邊呈長(zhǎng)方體狀，另兩對(duì)邊呈半圓柱體狀，所述金屬底座在靠近半圓柱體狀的兩邊各有一個(gè)用于固定的焊孔，所述金屬底座的中心有一個(gè)用于插入所述金屬管的金屬孔，所述焊孔之間的圓心間距為15mm到50mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種金屬封裝的光纖布拉格光柵傳感器的封裝方法，其特征在于所述金屬底座的厚度為4mm、其長(zhǎng)方體的兩邊長(zhǎng)度為30mm，半圓柱體的圓直徑為 10mm，焊孔直徑為5mm，金屬管孔1mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬封裝的光纖布拉格光柵傳感器及其制作方法，通過(guò)將通過(guò)特定的制作方法將光纖布拉格光柵封裝在鋼管里面，使得本發(fā)明的傳感器相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)提高了應(yīng)變靈敏度，并且安裝方便。
文檔編號(hào)G01D11/24GK102297706SQ20111013519
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者劉暢, 姚開(kāi)元, 聶翔宇, 黃堃 申請(qǐng)人:黃堃