一种光纤F-P腔传感器的制作装置，包括支架、步进电机、大小同步带轮、三爪卡盘、圆锥滚子轴承、真空泵、氢氧焰热熔机、毛细玻璃管夹具。将一端用氢氧焰熔接另外一端插入光纤的毛细玻璃管插入毛细玻璃管固定夹具中，尾纤穿入管轴中用橡胶垫圈和固定螺母将其固定密封，转速在120-140r/min之间，使毛细玻璃管受热均匀，真空泵连接塔形接头在夹具旋转的同时将毛细玻璃管抽真空，同时用氢氧焰熔接机对毛细玻璃管进行加热使毛细玻璃管熔化，在抽气的作用下毛细玻璃管壁向内瘪将光纤与毛细玻璃管熔接。此种熔接方法将毛细玻璃管与光纤熔接牢固，密封性能好，能有效防止油水气从熔接点处渗入破坏F-P腔，为光纤F-P腔传感器在恶劣环境中的长期应用奠定坚实基础。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种光纤F-P腔传感器的制作装置，包括支架、步进电机、大小同步带轮、三爪卡盘、圆锥滚子轴承、真空泵、氢氧焰热熔机、毛细玻璃管夹具。将一端用氢氧焰熔接另外一端插入光纤的毛细玻璃管插入毛细玻璃管固定夹具中，尾纤穿入管轴中用橡胶垫圈和固定螺母将其固定密封，转速在120-140r/min之间，使毛细玻璃管受热均匀，真空泵连接塔形接头在夹具旋转的同时将毛细玻璃管抽真空，同时用氢氧焰熔接机对毛细玻璃管进行加热使毛细玻璃管熔化，在抽气的作用下毛细玻璃管壁向内瘪将光纤与毛细玻璃管熔接。此种熔接方法将毛细玻璃管与光纤熔接牢固，密封性能好，能有效防止油水气从熔接点处渗入破坏F-P腔，为光纤F-P腔传感器在恶劣环境中的长期应用奠定坚实基础。【专利说明】一种光纤F-P腔传感器的制作装置
本技术属于光纤传感器
，涉及到一种光纤测压传感器，特别是一种光纤F-P腔测压传感器的制作装置。
技术介绍
在油田开发过程中需要对井下温度、压力等参数进行实时监测，了解井下的物理状态从而优化采油方案，提高采油效率，由于井下的恶劣环境，传统的电子传感器无法在井下长期稳定的工作，光纤传感器以其抗干扰能力强、耐腐蚀、可靠性能好等优点受到越来越广泛的应用。1991年Murphy等人制作了 F-P光纤传感器，其特征是将两根端面切平的裸光纤置于一根内径与裸纤直径相匹配的准直毛细管中，两裸纤端面与两者之间的空气腔形成F-P腔，F-P光纤传感器灵敏度高，易于实现对井下温度、压力等物理参数的高精确测量。目前，光纤F-P腔传感器在油田井下温度压力，文献“Developments on Optical Fiber SensingTechnologies Applied in Oilf ield”，桥梁应变监测，文献 “Application research ofsubmerged F-P optical fiber strain sensor used in the health monitoring ofconcrete bridge”等领域得到广泛应用。光纤F-P腔的焊接主要是插入毛细玻璃管的光纤与毛细玻璃管的固定，文献“Phase-shifted transmission/reflection-type hybrid extrinsic Fabry-Perotinterferometric optical fiber sensor，， 和 文 献 “Extrinsic Fabry-PerotInterferometer System Using Wavelength Modulated Source，，中米用环氧树脂胶枯接光纤与毛细管，由于环氧树脂胶高温下不稳定，存在蠕变，导致环氧树脂胶粘的光纤F-P腔性能不稳定，不能耐高温且强度差，密封性能差等缺点，无法适用于油井下的恶劣环境。文献“光纤F-P干涉仪传感器封装方法的研究”中采用单侧高频C02脉冲激光热熔固定的方法，该方法由于在焊点处受力不均易导致毛细玻璃管在焊点处弯曲变形，另外，由于只是单侧热溶，即使将光纤与玻璃管焊接住也不能保证完全密封。文献“Fiber Optical pressureand temperature sensors for oil down hole application，，中米用三束成 120° 的 C02激光束热熔的方法固定光纤与毛细玻璃管，但由于毛细玻璃管直径小，因此需要非常精细的调节，系统要求精度高且搭建系统成本高。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种利用氢氧焰高温热熔熔接光纤与玻璃管制作光纤F-P腔传感器的装置，通过氢氧焰加热热熔毛细玻璃管，使毛细玻璃管壁熔化，同时在抽气的作用下使得毛细玻璃管壁向内瘪与光纤熔接在一起。本技术的技术方案是，一种光纤F-P腔传感器的制作装置，它包括设置有固定座的装置支架，在固定座中固定有圆锥滚子轴承；中空的固定轴顶部与中空的三爪卡盘固定连接；固定轴中部穿过圆锥滚子轴承支撑固定在装置支架上并相对于装置支架绕固定轴的轴线枢转，固定轴底部与大同步带轮固定连接；大同步带轮与步进电机驱动的小同步带轮通过皮带传动；中空的管轴穿过三爪卡盘和固定轴中心，管轴的上部由三爪卡盘夹持并随三爪卡盘转动，管轴的下端插入到固定在装置支架上的管轴底座中，管轴底座通过两个密封圈实现与管轴的动密封，真空栗通过塔形接头连接在管轴底座上，塔形接头通过密封圈和螺纹实现与管轴底座的密封固定；管轴顶端设置有异径管，在异径管上设置有毛细玻璃管固定夹具。本方案的具体特点还有，所述毛细玻璃管固定夹具包括旋装在异径管上的固定螺母，设置在异径管中的中空的铜底座和铜座，铜底座外缘设置有台阶面，铜座套装在铜底座外缘与异径管内壁紧配合；在铜座顶部设置有台阶孔，台阶孔上部固定设置准直玻璃管，台阶孔下部允许毛细玻璃管穿过，准直玻璃管的内径与毛细玻璃管的外径相匹配；在铜座内腔设置有橡胶垫圈，在橡胶垫圈的中央设置有通孔，通孔的直径略小于毛细玻璃管的外径；固定螺母旋入异径管时压紧铜座以及橡胶垫圈和铜底座实现毛细玻璃管在管轴顶端的固定和密封。管轴底座通过螺钉固定在装置支架上，通过固定的三爪卡盘、固定轴以及管轴底座保证管轴旋转时的同轴度。大同步带轮卡入固定座底端的台阶上，并通过下端的紧固螺母定位及固定。圆锥滚子轴承紧卡在固定座内的台阶上，通过键固定。固定轴顶部通过螺栓固定在三爪卡盘底部的台阶面上。本技术的有益效果是，该装置用于实现在采用氢氧焰热熔机对毛细玻璃管与信号光纤进行热熔焊接时毛细玻璃管的固定与密封。毛细玻璃管随管轴进行360°旋转。通过毛细玻璃管固定夹具的铜座顶端的一段内径与所要焊接的毛细玻璃管的外径一样的准直玻璃管实现毛细玻璃管的准直固定，通过固定螺母压紧橡胶垫圈实现毛细玻璃管的密封，并实现在360°旋转同时的动密封，真空栗通过塔形接头实现密封，确保整个装置密封性能好，实现毛细玻璃管在旋转的同时受到真空栗抽气的作用。利用氢氧焰2500?3000° C的高温熔融石英毛细玻璃管，熔融的毛细玻璃管壁在真空栗9抽气的作用下向内瘪，与插入的信号光纤熔接在一起，从而实现毛细玻璃管与光纤的焊接。用步进电机与同步带轮搭建可360°旋转装置，使毛细玻璃管在氢氧焰热熔的同时进行360°旋转，旋转速度为120-140r/min，保证玻璃管角向受热均匀，在玻璃管与光纤之间形成均匀的环状熔接，确保F-P腔在焊点处角向应力均匀，不会弯曲变形，在玻璃管与光纤之间形成均匀的环状熔接，密封可靠，保证F-P腔的耐高压密封的可靠性。通过固定的三爪卡盘、固定轴和固定在装置支架上的管轴底座来保证管轴旋转的同轴性，铜座与管轴的配合以及准直玻璃管保证毛细玻璃管旋转时与管轴的同轴性，旋转装置的同轴性和抽气作用可使石英材料的光纤F-P腔传感器熔融焊接点处的宽度和应力角向分布均匀，毛细玻璃管在熔接点处不会弯曲，密封可靠性好，氢氧焰火焰的大小可通过喷嘴调节，易于控制，制作时间8-12秒即可完成。制作出的光纤F-P腔传感器密封性能好，能耐受150°以上的高温以及50Mpa以上的高压，在高温高压作用下有很好的重复性及精度，可以使用恶劣的环境，具有极高的实际应用价值。【专利附图】【附图说明】图1是氢氧焰热熔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭士生，王英英，闫波，付豪，李舜水，王昌，刘小会，赵庆超，赵文安，尚盈，吕京生，翟瑞占，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：实用新型
国别省市：
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