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一种带引压管的全石英光纤压力传感器制造技术

技术编号:20094048 阅读:22 留言:0更新日期:2019-01-15 12:49
本发明专利技术公开了一种带引压管的全石英光纤压力传感器,包括石英毛细管#4,石英毛细管#4轴向内侧的左右两端对称设有一石英毛细管#3和一中空石英管#2,石英毛细管#3内熔接有一与其直径相匹配的光纤;中空石英管#2内熔接有一右端带石英微球的石英毛细管#1,石英微球为由石英毛细管#1制作而成的空心的球形壳体,尾部与石英毛细管#1相通;石英微球设置于石英毛细管#3和中空石英管#2之间的空腔内,其中心点与光纤的中心点位于同一水平线上;光纤两端分别延伸至石英毛细管#3外,其右端面与石英微球的外表面之间形成法珀腔。本发明专利技术具有极低的温度系数,结构紧凑,体积小,具有高温环境下压力测量的应用的潜力。

An All-Quartz Optical Fiber Pressure Sensor with Pressure Pipe

The invention discloses an all-quartz optical fiber pressure sensor with a pressure-inducing tube, which comprises a quartz capillary #4, a quartz capillary #3 and a hollow quartz tube #2 symmetrically arranged at the left and right ends of the inner axis of the quartz capillary #4, a quartz capillary #3 is fused with a fiber matching its diameter, and a quartz capillary #1 with a quartz microsphere at the right end of the hollow quartz tube #2 is fused with quartz capillary #1, Quar The microsphere is a hollow spherical shell made of quartz capillary 1, and its tail is connected with quartz capillary 1. The quartz microsphere is located in the cavity between quartz capillary 3 and hollow quartz tube 2, the center point of which is on the same horizontal line with the center point of the optical fiber. The two ends of the optical fiber extend to the outside of quartz capillary 3 respectively, and the right end of the microsphere forms Fapper between the outer surface of the quartz Cavity. The invention has extremely low temperature coefficient, compact structure and small volume, and has potential application of pressure measurement in high temperature environment.

【技术实现步骤摘要】
一种带引压管的全石英光纤压力传感器
本专利技术属于光纤传感领域,具体涉及一种带引压管的全石英光纤压力传感器。
技术介绍
近年来,光纤法珀传感器因其响应快,隐蔽性好,配置简单,低成本且抗干扰的特点,已被广泛应用于测量压力、温度、应变、振动、超声波、加速度等多种物理量。同时,基于空气腔或微球结构的全石英光纤法珀传感器成为新的研究热门。全石英结构具有很小的温度系数,空气腔或微球结构的法珀传感器制备简单且尺寸很小,这种结构的光纤法珀传感器在高温高压环境下具有很好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带引压管的全石英光纤压力传感器,本传感器可用于高温测量,具有温度系数小,构造简单,尺寸小且抗干扰的特点。为了实现上述专利技术目的,本专利技术采用的技术方案如下:一种带引压管的全石英光纤压力传感器,包括石英毛细管#4,所述石英毛细管#4轴向内侧的左右两端对称设有一石英毛细管#3和一中空石英管#2,所述石英毛细管#3的左端、中空石英管#2的右端分别延伸至石英毛细管#4外;所述石英毛细管#3内熔接有一与其直径相匹配的光纤;所述中空石英管#2内熔接有一右端带石英微球的石英毛细管#1,所述石英微球为由石英毛细管#1制作而成的空心的球形壳体,尾部与石英毛细管#1相通;所述石英微球设置于所述石英毛细管#3和中空石英管#2之间的空腔内,其中心点与光纤的中心点位于同一水平线上;所述光纤两端分别延伸至石英毛细管#3外,其右端面与石英微球的外表面之间形成法珀腔。优选地,所述光纤为单模光纤、多模光纤或其他种类的光纤;光纤的规格可以替换为满足内外径与石英毛细管互相匹配的其他规格。进一步地,石英毛细管#1,其内径略大于光纤的外径,外径略小于石英毛细管#2的内径;石英毛细管#2,其内径略大于石英毛细管#1的外径,外径略小于石英毛细管#4的内径,且与石英毛细管#3外径相同;石英毛细管#3,其内径略大于光纤的外径,外径略小于石英毛细管#4的内径,且与石英毛细管#2外径相同;石英毛细管#4,其内径略大于石英毛细管#2和石英毛细管#3的外径。石英毛细管可替换为双孔光纤、边孔光纤、光子晶体光纤进一步地,所述石英毛细管#1与石英微球一体加工成型,包括如下步骤:S1、将石英毛细管#1的一端用熔接机手动模式熔接起来,其中,熔接的工艺参数为:放电强度100units,放电2次,每次的放电时间为1000ms、;另一端与压力泵相连;S2、往石英毛细管#1中打气的同时调节光纤熔接机的放电强度至60-100units对石英毛细管#1封闭的端面进行电弧放电加工处理,通过调节压力泵气压和电弧放电参数控制微球的大小和形状,其中,电弧放电的次数为4-5次,每次的时间为300ms。进一步地,石英毛细管#4内径与用石英毛细管#3包裹的光纤和石英微球的外径相匹配,光纤和石英微球分别从石英毛细管#4的两端放入对齐,并用熔接的方式将二者固定,使其端面对齐,形成法珀腔,光纤熔接机放电参数具体为:调节放电强度150units、放电时间为2000ms、放电6-8次。进一步地,所述石英毛细管#1尾部延伸至中空石英管#2外,其延伸段即为引压管,该引压管内的介质可以是气体或液体。本专利技术与现有技术相比,具有以下有益效果:本专利技术的一种带引压管的全石英光纤压力传感器为全石英结构,结构紧凑,体积小,成本低廉,在室温下,1.1MPa的压力范围拥有4.84nm/MPa的灵敏度;室温到600℃范围内的温度系数很低,大约是2pm/℃,可应用于高温环境下的压力测量。本专利技术中的微球结构可以根据需求进行尺寸的调节,制备方便。附图说明图1为本专利技术实施例一种带引压管的全石英光纤压力传感器的结构示意图。图2为本专利技术实施例中包裹有中空石英管#2的右端带石英微球的石英毛细管#1的加工流程图。图3为本专利技术实施例中包裹有石英毛细管#3的光纤的加工流程图。图4为本专利技术实施例中石英毛细管#4、包裹有中空石英管#2的右端带石英微球的石英毛细管#1、包裹有石英毛细管#3的光纤的组装方式示意图。具体实施方式以下,参考附图,详细地说明本专利技术的优选实施方式。在下面的说明中,对于相同的部件赋予相同的符号,省略重复的说明。另外,附图只是示意性的图,部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。如图1所示,本专利技术实施的一种带引压管的全石英光纤压力传感器,由石英毛细管#46、包裹有石英毛细管#37的光纤1、包裹有中空石英管#28的右端带石英微球2的石英毛细管#13组成,具体的,所述石英毛细管#46轴向内侧的左右两端对称设有一石英毛细管#37和一中空石英管#28,所述石英毛细管#37的左端、中空石英管#28的右端分别延伸至石英毛细管#46外;所述石英毛细管#37内熔接有一与其直径相匹配的光纤1;所述中空石英管#28内熔接有一右端带石英微球2的石英毛细管#13,所述石英微球2为由石英毛细管#13制作而成的空心的球形壳体,尾部与石英毛细管#13相通;所述石英微球2设置于所述石英毛细管#37和中空石英管#28之间的空腔内,其中心点与光纤1的中心点位于同一水平线上;所述光纤1两端分别延伸至石英毛细管#37外,其右端面与石英微球2的外表面之间形成法珀腔5。本实施例中,光纤1可以是单模光纤、多模光纤或其他种类的光纤。光纤1的外径略小于石英毛细管#37的内径,石英毛细管#13的外径略小于石英毛细管#28的内径,石英毛细管#28的外径应与石英毛细管#37的外径相匹配,微球结构2的外径和石英毛细管#37、石英毛细管#28的外径略小于石英毛细管#46的内径。优选地,石英毛细管可替换为双孔光纤、边孔光纤、光子晶体光纤。所述包裹有中空石英管#28的右端带石英微球2的石英毛细管#13通过以下步骤加工而成:S1、将石英毛细管#13一端的聚酰亚胺涂覆层剥去,两端切平后,作为导压管插入石英毛细管#28中;S2、调节熔接机放电强度至100units,放电次数为5次,每次的放电时间为800ms,将石英毛细管#13和石英毛细管#28熔接在一起;S3、将石英毛细管#13的一端用熔接机手动模式熔接起来,其中,熔接的工艺参数为:放电强度100units,放电2次,每次的放电时间为1000ms、;另一端与压力泵相连;S4、往石英毛细管#13中打气的同时调节光纤熔接机的放电强度至60-100units对石英毛细管#13封闭的端面进行电弧放电加工处理,通过调节压力泵气压和电弧放电参数控制微球的大小和形状,其中,电弧放电的次数为4-5次,每次的时间为300ms。这里导压管输入的气压仅用示意图表示,实际导压管连接到气压泵上进行打气,调节气压为如50-500KPa。所述的熔接机型号为FITEL,S183version2,Japan,可以替换为其他型号的熔接机。所述石英毛细管的切割方式可以是切割机或激光切割等各种切割方式。所述电弧放电制作微球可以替换为氢氧焰、激光或其他高温热源。如图3所示,本具体实施通过以下步骤实现光纤1与石英毛细管#37的固接:S1、将光纤1一端的聚酰亚胺涂覆层剥去,两端切平。S2、将光纤1用熔接机插入石英毛细管#37中,并将两者紧密焊接以密封,光纤熔接机放电参数具体为:调节放电强度120units、放电时间为1000ms、放电4-5次。这里所述的熔接机型号为FITEL,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带引压管的全石英光纤压力传感器,包括石英毛细管#4(6),其特征在于:所述石英毛细管#4(6)轴向内侧的左右两端对称设有一石英毛细管#3(7)和一中空石英管#2(8),所述石英毛细管#3(7)的左端、中空石英管#2(8)的右端分别延伸至石英毛细管#4(6)外;所述石英毛细管#3(7)内熔接有一与其直径相匹配的光纤(1);所述中空石英管#2(8)内熔接有一右端带石英微球(2)的石英毛细管#1(3),所述石英微球(2)为由石英毛细管#1(3)制作而成的空心的球形壳体,尾部与石英毛细管#1(3)相通;所述石英微球(2)设置于所述石英毛细管#3(7)和中空石英管#2(8)之间的空腔内,其中心点与光纤(1)的中心点位于同一水平线上;所述光纤(1)两端分别延伸至石英毛细管#3(7)外,其右端面与石英微球(2)的外表面之间形成法珀腔(5)。

【技术特征摘要】
1.一种带引压管的全石英光纤压力传感器,包括石英毛细管#4(6),其特征在于:所述石英毛细管#4(6)轴向内侧的左右两端对称设有一石英毛细管#3(7)和一中空石英管#2(8),所述石英毛细管#3(7)的左端、中空石英管#2(8)的右端分别延伸至石英毛细管#4(6)外;所述石英毛细管#3(7)内熔接有一与其直径相匹配的光纤(1);所述中空石英管#2(8)内熔接有一右端带石英微球(2)的石英毛细管#1(3),所述石英微球(2)为由石英毛细管#1(3)制作而成的空心的球形壳体,尾部与石英毛细管#1(3)相通;所述石英微球(2)设置于所述石英毛细管#3(7)和中空石英管#2(8)之间的空腔内,其中心点与光纤(1)的中心点位于同一水平线上;所述光纤(1)两端分别延伸至石英毛细管#3(7)外,其右端面与石英微球(2)的外表面之间形成法珀腔(5)。2.如权利要求1所述的一种带引压管的全石英光纤压力传感器,其特征在于:所述光纤(1)为单模光纤、多模光纤或其他种类的光纤。3.如权利要求1所述的一种带引压管的全石英光纤压力传感器,其特征在于:石英毛细管#1(3),其内径略大于光纤(1)的外径,外径略小于石英毛细管#2(8)的内径;石英毛细管#2(8),其内径略大于石英毛细管#1(3)的外径,外径略小于石英毛细管#4(6)的内径,且与石英毛细管#3(7)外径相同;石英毛细管#3(7),其内径略大于光纤(1)的外径,外径略...

【专利技术属性】
技术研发人员:贾平岗熊继军刘佳李加顺张会新梁庭洪应平
申请(专利权)人:中北大学
类型:发明
国别省市:山西,14

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