一种基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光纤传感装置技术领域，具体指一种基于碳化硅光纤F‑P谐振腔的振动加速度传感装置；包括封装壳体、陶瓷基座、蓝宝石光纤和振动敏感片，陶瓷基座固设于封装壳体内，陶瓷基座的上端面上设有方形的固定凹槽，振动敏感片嵌设于固定凹槽的上端开口内；所述陶瓷基座的下端设有贯通固定凹槽的中心通孔，蓝宝石光纤穿设于中心通孔内且蓝宝石光纤的上端面与振动敏感片间隔设置构成光纤F‑P谐振腔；本发明专利技术结构合理，采用碳化硅基四悬臂结构的振动敏感片封装在氧化锆陶瓷基座上，与蓝宝石光纤端面间隔构成光纤F‑P谐振腔，可实现超高温环境下的振动或加速度检测，整体结构本征安全、测量范围大、测量精度高。

A vibration acceleration sensing device of silicon carbide fiber F resonator based on P

The invention relates to an optical fiber sensing device technical field, in particular to a vibration acceleration sensing device of silicon carbide fiber resonator based on P F; comprises a packaging shell, ceramic base, sapphire fiber and vibration sensitive film, the ceramic base is fixedly arranged on the packaging shell, a fixed groove on the end surface of the ceramic base is arranged on the upper end of the square, vibration sensitive the fixed sheet is embedded in the groove opening; the lower ends of the ceramic base is provided with a fixing groove through the center through hole, the sapphire fiber is inserted in the center hole and the sapphire fiber on the upper end of the vibration sensitive piece arranged at intervals to form the fiber F P resonant cavity; the invention has reasonable structure, the vibration sensitive piece of silicon carbide based packaging four cantilever structure in zirconia ceramic base, a fiber optic F P resonant cavity and sapphire fiber end interval, can realize the ultra high temperature environment Under the vibration or acceleration detection, the overall structure is intrinsically safe, the measurement range is large and the measurement accuracy is high.

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置
本专利技术涉及光纤传感装置
，具体指一种基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置。
技术介绍
振动是常见且重要的物理量,航空发动机、重型燃气轮机、高温铸造设备等系统运行过程中，对设备振动情况进行实时监测可及时发现异常状况，提高设备的使用寿命。为了更加准确地测量超高温环境下设备的振动情况，需要将传感器安装在设备内部使其靠近振源采集信号。目前，高温振动测量领域多采用电类传感器测量设备的振动情况，其传感器的制作材料为压电陶瓷，该类传感器的耐温能力通常不超过1000℃，无法满足1200℃以上超高温环境下振动信号的测量。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供一种结构合理、耐高温、稳定可靠的基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术所述的一种基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置,包括封装壳体、陶瓷基座、蓝宝石光纤和振动敏感片，陶瓷基座固设于封装壳体内，陶瓷基座的上端面上设有方形的固定凹槽，振动敏感片嵌设于固定凹槽的上端开口内；所述陶瓷基座的下端设有贯通固定凹槽的中心通孔，蓝宝石光纤穿设于中心通孔内且蓝宝石光纤的上端面与振动敏感片间隔设置构成光纤F-P谐振腔。进一步而言，所述振动敏感片为碳化硅基材采用MEMS工艺制备的四悬臂结构，振动敏感片与固定凹槽上端口之间粘接有耐高温无机胶。进一步而言，所述中心通孔内设有光学校准器，陶瓷基座上设有陶瓷螺钉，陶瓷螺钉横向穿入陶瓷基座且与光学校准器固定连接；所述蓝宝石光纤的上端穿设于光学校准器内，且蓝宝石光纤的上端面与振动敏感片间隔设置。进一步而言，还包括宽带光源、耦合器、快速调Q光学信号解调单元和处理终端，所述耦合器的三个端子上均连接有石英光纤，且其中两条石英光纤分别与宽带光源和快速调Q光学信号解调单元连接，快速调Q光学信号解调单元通过数据线与处理终端连接，所述耦合器另一个端子上的石英光纤与蓝宝石光纤下端熔接。进一步而言，所述封装壳体包括底板，底板上设有中空的封盖，底板内侧面上设有封装基座，陶瓷基座嵌装在封装基座上且与其固定连接，底板上设有与中心通孔连通的穿线通孔。进一步而言，所述封装壳体的外侧设有金属基座，且金属基座与底板之间连接有陶瓷连杆。本专利技术有益效果为：本专利技术结构合理，采用碳化硅基四悬臂结构的振动敏感片封装在氧化锆陶瓷基座上，与蓝宝石光纤端面间隔构成光纤F-P谐振腔，封装壳体及其内部配件均可耐受1200℃以上的高温环境，光纤F-P谐振腔内的光信号反射由快速调Q光学信号解调单元解析并显示在处理终端，可实现超高温环境下的振动或加速度检测，整体结构本征安全、测量范围大、测量精度高。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是本专利技术的封装壳体内部放大结构示意图。图中：1、封装壳体；2、陶瓷基座；3、振动敏感片；4、蓝宝石光纤；11、底板；12、封盖；13、封装基座；14、穿线通孔；15、金属基座；16、陶瓷连杆；21、固定凹槽；22、中心通孔；23、光学校准器；24、陶瓷螺钉；41、宽带光源；42、耦合器；43、快速调Q光学信号解调单元；44、处理终端；45、石英光纤。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术的技术方案进行说明。如图1所示，本专利技术所述的一种基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置,包括封装壳体1、陶瓷基座2、蓝宝石光纤4和振动敏感片3，陶瓷基座2固设于封装壳体1内，陶瓷基座2的上端面上设有方形的固定凹槽21，振动敏感片3嵌设于固定凹槽21的上端开口内，振动敏感片3内侧面与固定凹槽21底面间隔设置从而构成空腔结构；所述陶瓷基座2的下端设有贯通固定凹槽21的中心通孔22，蓝宝石光纤4穿设于中心通孔22内且蓝宝石光纤4的上端面与振动敏感片3间隔设置构成光纤F-P谐振腔；所述封装壳体1是耐高温合金体，陶瓷基座2由氧化锆材料制作，振动敏感片3为碳化硅基材采用MEMS工艺制备的四悬臂结构，振动敏感片3与固定凹槽21上端口之间粘接有耐高温无机胶，从而保证传感装置的探头部件在超过1200℃环境下正常工作，。更具体而言，所述中心通孔22内设有光学校准器23，陶瓷基座2上设有陶瓷螺钉24，陶瓷螺钉24横向穿入陶瓷基座2且与光学校准器23固定连接；所述蓝宝石光纤4的上端穿设于光学校准器23内，且蓝宝石光纤4的上端面与振动敏感片3间隔设置，所述光学校准器23将蓝宝石光纤4上端固定在中心通孔22内，进而使蓝宝石光纤4上端与振动敏感片3间隔设置，从而使蓝宝石光纤4上端面与振动敏感片3内表面在固定凹槽21的空腔中形成光纤F-P谐振腔。更具体而言，还包括宽带光源41、耦合器42、快速调Q光学信号解调单元43和处理终端44，所述耦合器42的三个端子上均连接有石英光纤45，且其中两条石英光纤45分别与宽带光源41和快速调Q光学信号解调单元43连接，快速调Q光学信号解调单元43通过数据线与处理终端44连接，所述耦合器42另一个端子上的石英光纤45与蓝宝石光纤4下端熔接；所述宽带光源41发出的光沿耦合器42、蓝宝石光纤4进入光纤F-P谐振腔产生干涉信号，干涉信号反馈到快速调Q光学信号解调单元43解析并传输给处理终端进行显示。更具体而言，所述封装壳体1包括底板11，底板11上设有中空的封盖12，底板11内侧面上设有封装基座13，陶瓷基座2嵌装在封装基座13上且与其固定连接，底板11上设有与中心通孔22连通的穿线通孔14；所述穿线通孔14用于蓝宝石光纤4的接入和接出，蓝宝石光纤4从穿线通孔14中穿过进而与光学校准器23一体封装在陶瓷基座2上；所述底板11和封盖12用于封装陶瓷基座2、光学校准器23、蓝宝石光纤4以及振动敏感片3，蓝宝石光纤4通过光学校准器23固定在中心通孔22内，而振动敏感片3嵌装在与其适配的固定凹槽21上端口内并通过耐高温无机胶粘接，进而与蓝宝石光纤4上端面配合构成光纤F-P谐振腔。更具体而言，所述封装壳体1的外侧设有金属基座15，且金属基座15与底板11之间连接有陶瓷连杆16，所述金属基座15用于将传感装置安装在航空发动机、燃煤锅炉等大型机械设备上。以上结合附图对本专利技术的实施例进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于碳化硅光纤F‑P谐振腔的振动加速度传感装置,其特征在于：包括封装壳体(1)、陶瓷基座(2)、蓝宝石光纤(4)和振动敏感片(3)，陶瓷基座(2)固设于封装壳体(1)内，陶瓷基座(2)的上端面上设有方形的固定凹槽(21)，振动敏感片(3)嵌设于固定凹槽(21)的上端开口内；所述陶瓷基座(2)的下端设有贯通固定凹槽(21)的中心通孔(22)，蓝宝石光纤(4)穿设于中心通孔(22)内且蓝宝石光纤(4)的上端面与振动敏感片(3)间隔设置构成光纤F‑P谐振腔。

【技术特征摘要】
1.一种基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置,其特征在于：包括封装壳体(1)、陶瓷基座(2)、蓝宝石光纤(4)和振动敏感片(3)，陶瓷基座(2)固设于封装壳体(1)内，陶瓷基座(2)的上端面上设有方形的固定凹槽(21)，振动敏感片(3)嵌设于固定凹槽(21)的上端开口内；所述陶瓷基座(2)的下端设有贯通固定凹槽(21)的中心通孔(22)，蓝宝石光纤(4)穿设于中心通孔(22)内且蓝宝石光纤(4)的上端面与振动敏感片(3)间隔设置构成光纤F-P谐振腔。2.根据权利要求1所述的基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置，其特征在于：所述振动敏感片(3)为碳化硅基材采用MEMS工艺制备的四悬臂结构，振动敏感片(3)与固定凹槽(21)上端口之间粘接有耐高温无机胶。3.根据权利要求1所述的基于碳化硅光纤F-P谐振腔的振动加速度传感装置，其特征在于：所述中心通孔(22)内设有光学校准器(23)，陶瓷基座(2)上设有陶瓷螺钉(24)，陶瓷螺钉(24)横向穿入陶瓷基座(2)且与光学校准器(23)固定连接；所述蓝宝石光纤(4)的上端穿设于光学校准器(23)内，且蓝宝石光纤(4)的上端...

【专利技术属性】
技术研发人员：童杏林，张宝林，陈亮，杨华东，邓承伟，张翠，汪鹏飞，曹驰，熊巧，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42