应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器，包括封装盒体和光纤光栅，所述的封装盒体包括底座和上盖，所述的底座设有卡槽和凹槽，所述的上盖设有与底座匹配的卡槽和凸台，所述的光纤光栅置于底座卡槽内，所述的光纤光栅首末两端套有保护管，所述光纤光栅中间部分通过导热硅脂/导热硅胶与铝箔固定。该光纤光栅温度传感器封装形式简单，密闭性良好，能够在恶劣环境中工作同时温度测量精度高。

Fiber grating temperature sensor applied to temperature measurement in vacuum environment

Optical fiber grating temperature sensor of the invention discloses a method for vacuum temperature measurement, including the package box and the fiber grating package box comprises a base and an upper cover, the base is provided with a slot and a groove, wherein the upper cover is provided with a base, groove and boss. Optical fiber grating is arranged in the base of the clamping groove, wherein the fiber grating ends of a protective tube, the middle part of fiber grating thermal grease / thermal silica and aluminum foil is fixed by. The fiber grating temperature sensor has the advantages of simple package and good tightness. It can work in harsh environment and has high temperature measurement accuracy.

【技术实现步骤摘要】
应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器
本专利技术涉及光纤传感领域，具体的涉及一种应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器。
技术介绍
为了在太空真空环境下对卫星表面温度进行测量，需要考虑温度的测量需要高精度、测量范围大、抗辐照等特性，而光纤光栅恰好符合这一背景。2007年，武汉理工大学郭明金等人设计了两种光纤光栅温度传感器封装，并对它们的低温特性进行了实验研究，温度灵敏度系数分别为28.2pm/℃和21.3pm/℃；2010年，燕山大学张燕君等人研制了一种分布式光纤光栅电缆温度传感器，在20～100℃范围内线性度良好，达99.8％；2013年，中国地震局马晓川等人对高灵敏度稳定光纤光栅温度传感器进行了研究，测得其灵敏度系数达345.9pm/℃；2014年，北京信息科技大学张荫民等人对管式封装的光纤光栅温度传感器进行了研究，增敏性封装温度灵敏度系数达29.97pm/℃。针对光纤光栅温度传感器解决应变交叉敏感问题，综合学术界提出的各种解决交叉敏感问题的方法，基本思想大致可以分为三类：区分、去敏、抵消。而去敏的方式传统的采用管式封装，光纤光栅处于一段固定，一段游浮。温度在真空环境下无法通过热传导传递，而热辐射能量低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光纤光栅温度传感器，用于解决应变交叉敏感和真空温度测量的问题。本专利技术的技术方案是：一种应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器包括封装盒体和光纤光栅，其特征在于，所述的封装盒体包括底座和上盖，所述的底座设有卡槽和凹槽，所述的上盖设有与底座匹配的卡槽和凸台，所述的光纤光栅置于底座卡槽内，所述的光纤光栅首末两端套有保护管，所述光纤光栅中间部分通过导热硅脂/导热硅胶和铝箔固定。优选的，所述的底座和上盖的两侧面端通过激光焊接连接。优选的，所述的底座卡槽沿长度方向设置，所述的卡槽形状呈梯度，从左起第一梯度、第二梯度和第三梯度尺寸分别与保护管、光纤和铝箔尺寸匹配，第四梯度和第五梯度尺寸与第二梯度和第一梯度尺寸完全相同；其中，第一梯度长度6mm-10mm，宽度1mm-2mm，深度1mm-2mm；第二梯度长度4mm-6mm，宽度0.5mm-1mm，深度0.5mm-1mm；第三梯度长度26mm-30mm，宽度3mm-5mm，深度1mm-2mm。优选的，所述的底座卡槽将底座分为两部分，上半部分设有凹槽，所述凹槽呈T型，凹槽深度2mm-3mm。优选的，所述的上盖卡槽和与底座凹槽配合的凸台参数与底座卡槽和凹槽参数相同。优选的，所述卡槽的第三梯度与第二梯度和第四梯度的连接处通过导热硅脂/导热硅胶固定。所述卡槽和凹槽设计满足密闭性同时防止太空中辐照对光纤光栅产生影响，并且营造真空环境。优选的，所述的上盖几何中心位置设有通孔，所述通孔直径0.3mm-1mm。所述上盖通孔设计满足使用光纤光栅温度传感器是方便抽真空，同时方便放气。优选的，所述的封装盒体横截面是长方形、正方形、圆形或椭圆形。优选的，所述的温度传感器测温范围-40～100℃，温度灵敏度12pm/℃。优选的，所述的保护管材质是聚四氟乙烯。聚四氟乙烯具有良好耐高温特性，光纤光栅温度传感器可应用于恶劣环境中。本专利技术的有益效果是：本专利技术的封装盒体外设有保护管，其可对光纤光栅进行保护，保护管材质是聚四氟乙烯，使其可应用于恶劣环境中；铝箔和导热硅脂/导热硅胶固定封装盒体内的光纤光栅，导热硅脂/导热硅胶作为一种导热型有机硅脂状复合物，可以替代空气传递温度，有效的将被测件温度传递给光纤光栅传感器；卡槽和凹槽设计实现封闭性设计，同时营造了真空环境。附图说明参考随附的附图，本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术实施方式的如下描述得以阐明，其中：图1a示出本专利技术应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器底座结构主视图；图1b示出本专利技术应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器底座结构左视图；图1c示出本专利技术应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器底座结构俯视图；图2示出本专利技术应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器的俯视图；图3示出本专利技术实施例4的应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器的光纤光栅波长随温度变化的示意图；图4示出本专利技术实施例5裸光纤光栅传感器压缩应变解耦曲线图；图5示出本专利技术实施例5裸光纤光栅传感器拉伸应变解耦曲线图；图6示出本专利技术实施例5光纤光栅温度传感器应变解耦曲线图。具体实施方式通过参考示范性实施例，本专利技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。实施例1图1a示出本专利技术应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器底座结构主视图；图1b示出本专利技术应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器底座结构左视图；图1c示出本专利技术应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器底座结构俯视图。如图1c所示为底座结构俯视图，其中底座设有卡槽101和凹槽102。封装盒体包括底座和上盖，所述上盖设有与底座卡槽101、凹槽102相互匹配的卡槽和凸台。封装盒体的底座和上盖的两侧面端通过激光焊接连接，封装盒体的材质是金属材质，为了使其对热量吸收速度快，材质可为深颜色金属。图2示出本专利技术应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器的俯视图。如图2所示，光纤光栅温度传感器包括光纤光栅210、保护管220、硅橡胶230和铝箔240。封装盒体的底座设有卡槽101，所述的卡槽101沿底座长度方向设置，卡槽101形状呈梯度状，从左起第一梯度、第二梯度和第三梯度尺寸分别与保护管220、光纤光栅210和铝箔240尺寸匹配，第四梯度和第五梯度尺寸分别与第二梯度和第一梯度尺寸相同；其中，第一梯度长度6mm-10mm，宽度1mm-2mm，深度1mm-2mm；第二梯度长度4mm-6mm，宽度0.5mm-1mm，深度0.5mm-1mm；第三梯度长度26mm-30mm，宽度3mm-5mm，深度1mm-2mm；所述的底座卡槽101将底座分为两部分，上半部分设有凹槽102，所述凹槽102呈T型，凹槽深度2mm-3mm,下半部分凹槽与上半部分对称；所述的上盖卡槽参数和与底座凹槽配合的凸台参数分别与底座卡槽和凹槽参数相同，上盖几何中心位置设有通孔，所述通孔直径0.3mm-1mm；所述的封装盒体横截面是长方形、正方形、圆形或椭圆形，所述的封装盒体外形尺寸长度46mm-65mm，宽度12mm-20mm，高度3mm-10mm。优选的，所述卡槽101第一梯度长度6mm，宽度1mm，深度1mm；第二梯度长度4mm，宽度0.5mm，深度0.5mm；第三梯度长度26mm，宽度3mm，深度1mm。优选的，所述底座凹槽102深度2mm，上盖凸台高度2mm。优选的，所述的上盖表面几何中心通孔直径0.5mm。优选的，所述的封装盒体外形尺寸长度46mm，宽度15mm，高度5mm。所述的光纤光栅210首末两端套有保护管220，所述光纤光栅210中间位置通过导热硅脂/导热硅胶与铝箔240固定。所述底座卡槽的第三梯度与第二梯度和第四梯度的连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器，包括封装盒体和光纤光栅；所述的封装盒体包括底座和上盖；所述的底座设有卡槽和凹槽，所述的上盖设有与底座匹配的卡槽和凸台，所述的光纤光栅置于底座卡槽内，所述的光纤光栅首末两端套有保护管，所述光纤光栅中间部分通过导热硅脂/导热硅胶与铝箔固定。

【技术特征摘要】
1.一种应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器，包括封装盒体和光纤光栅；所述的封装盒体包括底座和上盖；所述的底座设有卡槽和凹槽，所述的上盖设有与底座匹配的卡槽和凸台，所述的光纤光栅置于底座卡槽内，所述的光纤光栅首末两端套有保护管，所述光纤光栅中间部分通过导热硅脂/导热硅胶与铝箔固定。2.根据权利要求1所述的应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述的底座和上盖的两侧面通过激光焊接连接。3.根据权利要求1所述的应用于真空环境温度测量的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述的卡槽沿长度方向设置，所述的卡槽形状呈梯度状，从左起第一梯度、第二梯度和第三梯度尺寸分别与保护管、光纤和铝箔尺寸匹配，第四梯度和第五梯度尺寸分别与第二梯度和第一梯度尺寸相同；其中，第一梯度长度6mm-10mm，宽度1mm-2mm，深度1mm-2mm；第二梯度长度4mm-6mm，宽度0.5mm-1mm，深度0.5mm-1mm；第三梯度长度26mm-30mm，宽度3mm-5mm，深度1mm-2mm。4.根据权利要求3所述的应用于真空环境温度测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝连庆，鹿利单，董明利，何巍，娄小平，闫光，刘锋，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11