一种光纤光栅传感器封装装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光纤光栅传感器封装装置，包括底座、工作台、加热装置、涂胶装置、两个光纤夹紧机构和预应力调节装置，预应力调节装置设置在底座上，两个光纤夹紧机构中的一个设置在预应力调节装置的输出端上，另一个设置在底座上，设置在预应力调节装置输出端上的光纤夹紧机构通过预应力调节装置的作用调整其与另一个光纤夹紧机构之间的间距，工作台布置在处于两个光纤夹紧机构之间的底座上，加热装置设置在底座与工作台之间。本发明专利技术的有益效果是：具有操作方便、工作稳定可靠、可较为细致调节等优点，可对光纤光栅传感器施加恒定预应力；能够实现施加同样的预应力，避免光纤光栅啁啾和波形畸变，从而有保证波长温度特性的稳定和良好的一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅传感器封装装置及方法
本专利技术涉及一种光纤光栅传感技术，具体涉及一种光纤光栅传感器封装装置及方法。
技术介绍
光纤布拉格光栅(FBG)具有体积小重量轻、熔接损耗小、抗电磁干扰能力强、灵敏度高、能埋入等特点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，且有良好的线性响应，因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。光纤光栅通过不同的封装方式可制成应变传感器、温度传感器、加速度传感器、位移传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器等各类传感器。而在近些年中，光纤光栅传感器亦广泛用于土木及水利工程、桥梁安全监测、公路健康检测等方面。目前，被广泛的应用于在航空航天、船舶、电力、医疗、土木工程等领域中。但是光纤光栅本身性质限制了其在实际中的应用，为了解决此问题，在实际应用中通常要对光纤光栅进行封装，封装起到保护与增敏的作用，参考文献：【张智禹光纤光栅传感封装技术的研究[D].沈阳.沈阳航空航天大学.2014.1-62】。由于FBG是紫外光在去除涂覆层的单模石英光纤上写入，细小质脆，易折断，且在恶劣的环境下，裸露的光栅会遭到酸或碱的腐蚀，参考文献：【文昌金，李玉龙一种光纤光栅施加预应力的管式封装[J].1002-5561(2014)06-0012-04】则需要对光纤光栅加一层封装保护。光纤光栅未受预应力时，将光纤光栅固定在封装基体上，光栅不能与封装基体很好的靠紧，会朝任意方向有一定的弯曲，则其被测量出的中心波长的漂移不能真实反映被测物体参量的感应，导致传感器测试信号的不准确，所以综上可采用可施加预应力的封装装置来封装光栅，在将光纤光栅固定在封装基体之前，对光纤光栅施加一定的预应力，可保证光纤光栅与封装基体之间更加贴合，从而可测得较为准确的信号值。目前，封装光纤光栅传感器时，很少考虑到施加预紧力这类问题，其中个别对光纤光栅轴向施加预应力的封装装置基本采用悬挂砝码等方式，这类方法不能连续控制外力的大小，因而对每组封装的光纤光栅传感器所施加预紧力都不尽相同，从而会使光纤光栅传感器所测量出的数值有一定的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种光纤光栅传感器封装装置及方法，以克服上述现有技术中的不足。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种光纤光栅传感器封装装置，包括底座、工作台、加热装置、涂胶装置、两个光纤夹紧机构和预应力调节装置，预应力调节装置设置在底座上，两个光纤夹紧机构中的一个设置在预应力调节装置的输出端上，另一个设置在底座上，设置在预应力调节装置输出端上的光纤夹紧机构通过预应力调节装置的作用调整其与另一个光纤夹紧机构之间的间距，工作台布置在处于两个光纤夹紧机构之间的底座上，加热装置设置在底座与工作台之间。本专利技术的有益效果是：具有操作方便、工作稳定可靠、可较为细致调节等优点，此封装装置可对光纤光栅传感器施加恒定预应力，并可在0℃～300℃温度范围内使用；使用本装置对光纤光栅传感器进行封装时能够实现施加同样的预应力，避免光纤光栅啁啾和波形畸变，从而有保证波长温度特性的稳定和良好的一致性。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，还包括位置调节装置，位置调节装置设置在底座上，工作台设置在位置调节装置上，加热装置设置位置调节装置与工作台之间。进一步，位置调节装置包括X轴调节机构、Y轴调节机构和Z轴调节机构，X轴调节机构设置在底座上，Y轴调节机构设置在X轴调节机构上，Z轴调节机构设置在Y轴调节机构上，加热装置设置Z轴调节机构与工作台之间。进一步，X轴调节机构为第一丝杆导轨机构，Y轴调节机构为第二丝杆导轨机构；第一丝杆导轨机构设置在底座上，第二丝杆导轨机构设置在第一丝杆导轨机构的滑块上；Z轴调节机构包括基座、压盘、旋转套筒、移动导杆和导向杆，基座设置在第二丝杆导轨机构的滑块上，旋转套筒通过压盘活动固定在基座上，移动导杆的一端与旋转套筒的内腔螺纹连接，移动导杆的另一端通过加热装置与工作台相连接，基座和移动导杆内均设有多个导向孔，各导向孔内均承插有导向杆，每根导向杆的两端均分别处在基座和移动导杆内。采用上述进一步的有益效果是：使工作台可沿X轴、Y轴、Z轴进行调整，可将刻有光栅的光纤较为准确的与封装基体贴合。进一步，预应力调节装置为直线丝杆导轨机构，两个光纤夹紧机构中的一个设置在直线丝杆导轨机构中的滑块上。采用上述进一步的有益效果是：调节方便，而且在调节到任意位置后可进行自锁。进一步，还包括光纤光栅张力测量装置，光纤光栅张力测量装置设置在底座上。采用上述进一步的有益效果是：便于了解刻有光栅的光纤的绷紧程度，使得刻有光栅的光纤较为准确的与封装基体贴合。进一步，还包括控制装置、显示装置和摄像头，摄像头设置在工作台上，摄像头的采集镜头朝向工作台的工作面，显示装置、摄像头、直线丝杆导轨机构中的驱动电机和光纤光栅张力测量装置分别与控制装置电连接。采用上述进一步的有益效果是：摄像头用于实时采集光纤的栅区相对于基片的位置，并将所采集的图像传输至控制装置，最后由控制装置传输至显示装置进行显示，以便操作者观察光纤的栅区与基片是否对正，便于调节对正。进一步，光纤夹紧机构包括两个轴承座、两个单向轴承、夹紧轴、压板和连接组件，两个轴承座均固定在底座或预应力调节装置的输出端上，两个单向轴承分别固定在两个轴承座上，夹紧轴的两端分别与两个单向轴承的内圈相连接，压板通过连接组件与夹紧轴活动连接。采用上述进一步的有益效果是：与位置调节装置配合后可将刻有光栅的光纤较为准确的与封装基体贴合。进一步，连接组件包括铰链和磁铁，压板的一端通过铰链与夹紧轴相连接，压板的另一端通过磁铁吸合在夹紧轴上。一种光纤光栅传感器的封装方法，包括如下步骤：S1、将待封装基体置于工作台的工作面上；S2、将刻有光栅的光纤的一端通过固定在底座上的光纤夹紧机构夹紧，然后将刻有光栅的光纤的另一端依次经过工作台的工作面和光纤光栅张力测量装置后让固定在预应力调节装置上的光纤夹紧机构夹紧，旋转夹紧轴，让刻有光栅的光纤绷直，且确保刻有光栅的光纤的栅区位于工作台的工作面正上方，微调预应力调节装置，当光纤光栅张力测量装置上显示的张力大小符合封装要求时，停止预应力调节装置；S3、根据封装基体尺寸，利用Z轴调节机构将工作台的工作面调节到与栅区接近的高度；S4、调节X轴调节机构和Y轴调节机构使栅区恰好处于封装基体正上方，再调节Z轴调节机构，使封装基体与栅区恰好贴合为止；S5、启动涂胶装置将粘接剂点涂在栅区与封装基体接触的位置；S6、启动加热装置，对粘接剂进行加热，使其快速固化；S7、待粘接剂固化后，即可得到光纤光栅传感器。采用上述进一步的有益效果是：具有操作方便、工作稳定可靠、可较为细致调节等优点，可对光纤光栅传感器施加恒定预应力，对光纤光栅传感器进行封装时能够实现施加同样的预应力，避免光纤光栅啁啾和波形畸变，从而有保证波长温度特性的稳定和良好的一致性。附图说明图1为本专利技术所述光纤光栅传感器封装装置的结构示意图；图2为本专利技术所述光纤夹紧机构的结构示意图；图3为本专利技术所述光纤夹紧机构与预应力调节装置的结构示意图；图4为本专利技术所述X轴调节机构与Y轴调节机构的结构示意图；图5为本专利技术所述Z轴调节机构的结构示意图；图6为本专利技术所述光纤光栅张力测量装置的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤光栅传感器封装装置，其特征在于，包括底座(1)、工作台(2)、加热装置、涂胶装置、两个光纤夹紧机构(3)和预应力调节装置(4)，所述预应力调节装置(4)设置在所述底座(1)上，两个光纤夹紧机构(3)中的一个设置在所述预应力调节装置(4)的输出端上，另一个设置在所述底座(1)上，设置在所述预应力调节装置(4)输出端上的光纤夹紧机构(3)通过预应力调节装置(4)的作用调整其与另一个光纤夹紧机构(3)之间的间距，所述工作台(2)布置在处于两个光纤夹紧机构(3)之间的所述底座(1)上，所述加热装置设置在底座(1)与工作台(2)之间。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅传感器封装装置，其特征在于，包括底座(1)、工作台(2)、加热装置、涂胶装置、两个光纤夹紧机构(3)和预应力调节装置(4)，所述预应力调节装置(4)设置在所述底座(1)上，两个光纤夹紧机构(3)中的一个设置在所述预应力调节装置(4)的输出端上，另一个设置在所述底座(1)上，设置在所述预应力调节装置(4)输出端上的光纤夹紧机构(3)通过预应力调节装置(4)的作用调整其与另一个光纤夹紧机构(3)之间的间距，所述工作台(2)布置在处于两个光纤夹紧机构(3)之间的所述底座(1)上，所述加热装置设置在底座(1)与工作台(2)之间。2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅传感器封装装置，其特征在于，还包括位置调节装置(5)，所述位置调节装置(5)设置在所述底座(1)上，所述工作台(2)设置在所述位置调节装置(5)上，所述加热装置设置所述位置调节装置(5)与工作台(2)之间。3.根据权利要求2所述的一种光纤光栅传感器封装装置，其特征在于，所述位置调节装置(5)包括X轴调节机构(510)、Y轴调节机构(520)和Z轴调节机构(530)，所述X轴调节机构(510)设置在所述底座(1)上，所述Y轴调节机构(520)设置在所述X轴调节机构(510)上，所述Z轴调节机构(530)设置在所述Y轴调节机构(520)上，所述加热装置设置Z轴调节机构(530)与工作台(2)之间。4.根据权利要求3所述的一种光纤光栅传感器封装装置，其特征在于，所述X轴调节机构(510)为第一丝杆导轨机构，所述Y轴调节机构(520)为第二丝杆导轨机构；所述第一丝杆导轨机构设置在所述底座(1)上，所述第二丝杆导轨机构设置在所述第一丝杆导轨机构的滑块上；所述Z轴调节机构(530)包括基座(531)、压盘(532)、旋转套筒(533)、移动导杆(534)和导向杆(535)，所述基座(531)设置在第二丝杆导轨机构的滑块上，所述旋转套筒(533)通过压盘(532)活动固定在所述基座(531)上，所述移动导杆(534)的一端与所述旋转套筒(533)的内腔螺纹连接，所述移动导杆(534)的另一端通过加热装置与所述工作台(2)相连接，所述基座(531)和所述移动导杆(534)内均设有多个导向孔，各导向孔内均承插有导向杆(535)，每根导向杆(535)的两端均分别处在所述基座(531)和所述移动导杆(534)内。5.根据权利要求1所述的一种光纤光栅传感器封装装置，其特征在于，所述预应力调节装置(4)为直线丝杆导轨机构，两个光纤夹紧机构(3)中的一个设置在直线丝杆导轨机构中的滑块上。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭跃刚，刘虎，毛健，黄兵，李瑞亚，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42