固定方法、固定装置、固定装置的用途及温度传感器制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种固定方法，包括以下步骤：提供(1001)由具有第一熔融温度的材料制成的光波导(10)，其中光波导的传感器区域(11)具有至少一个集成温度传感器元件(12)；提供(1002)由具有第二熔融温度的材料制成的毛细管(20)，使得毛细管(20)至少部分地围绕光波导(10)的传感器区域(11)，并且毛细管的固定区域(21)布置为与传感器区域(11)间隔开，其中第二熔融温度低于第一熔融温度，其中温度传感器元件(12)布置在光波导的端部区域(13)中，并且端部区域插入到毛细管(20)中；将毛细管(20)的固定区域固定(1003)到光波导(10)，包括将毛细管(20)的固定区域加热至等于或高于第二熔融温度的加热温度；以及将毛细管(20)的自由端部(23)加热(1004)至等于或高于第二熔融温度的加热温度。能够利用该方法获得包括具有至少一个集成温度传感器元件(12)的光波导(10)的温度传感器。固定装置(50)包括用于毛细管(20)的插入区域(51)、检测器(52)和加热区域(53)。固定装置能够用于执行该方法。

Fixing method, fixing device, use of fixing device and temperature sensor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固定方法、固定装置、固定装置的用途及温度传感器
本公开的实施例涉及一种固定方法、固定装置、固定装置的用于执行固定方法的用途、以及能够通过固定方法获得的温度传感器。集成到光波导中的光纤布拉格光栅能够用作温度传感器。光纤布拉格光栅的热引起的长度变化导致光栅的光谱反射最大值发生偏移。通过将光供应给光栅并评估反射最大值，可以得到光栅的温度。
技术介绍
除了测量温度所需的温度敏感性外，光纤布拉格光栅传感器还对其他外部干扰形式的压缩和机械应变敏感。这种对外部干扰的敏感性需要机械地解除。一种可行方案是用毛细管围绕光波导的形成光纤布拉格光栅的区域，并将该毛细管机械地固定到光波导。已知使用粘合剂将毛细管固定到光波导。光纤粘结到毛细管中，但这可能对温度敏感性产生不利影响。此外，胶粘剂可能会进入到光纤布拉格光栅并粘合到该区域，从而可能导致功能性故障。此外，已知用于将毛细管机械地固定到光波导的区域的方法，其中将光波导的光路直接与熔融石英毛细管熔接。US2002/0009279A1公开了一种具有光纤布拉格光栅的光学单模光纤，其中通过热处理将护套连接到光纤的区域，光纤的外径在该区域中被扩大。这导致强烈和不期望的信号衰减，并从而导致测量信号的劣化。期望实现一种解决方案，其确保光波导与毛细管之间的机械连接的可靠性，同时具有良好的温度敏感性和/或低信号衰减。
技术实现思路
本公开的实施例提出了一种具有权利要求1的特征的固定方法。另外，本公开的实施例提出了一种具有权利要求10的特征的固定装置。此外，本公开的实施例提出了本文所公开的固定装置用于执行本文所公开的方法的用途。此外，本公开的实施例提出了一种光波导，其包括至少一个集成温度传感器元件，其中温度传感器能够通过本文所描述的方法获得。根据实施例，提出了一种固定方法，其包括以下步骤：提供由具有第一熔融温度的材料制成的光波导，其中，光波导的传感器区域具有至少一个集成温度传感器元件；提供由具有第二熔融温度的材料制成的毛细管，使得毛细管至少部分地围绕光波导的传感器区域，并且毛细管的固定区域布置为与传感器区域间隔开，其中第二熔融温度低于第一熔融温度，其中温度传感器元件布置在光波导的端部区域中，并且该端部区域插入毛细管中，使得毛细管的端部被暴露；将毛细管的固定区域固定到光波导，包括将毛细管的固定区域加热至等于或高于第二熔融温度的加热温度；以及将毛细管的暴露的端部加热至等于或高于第二熔融温度的加热温度。本文公开的固定装置包括：用于毛细管的插入区域，其中毛细管至少部分地围绕光波导的传感器区域，其中毛细管包括能够布置为与光波导的传感器区域间隔开的固定区域；检测器，其配置为检测毛细管上的标记以指示毛细管的固定区域，其中该标记设置在毛细管上；以及加热区域，其配置为当检测器检测到固定区域时在预定持续时间加热、优选自动地加热毛细管的固定区域。在实施例中，本文描述的固定装置用于执行本文描述的固定方法。在实施例中，通过执行本文描述的固定方法来获得温度传感器。为了执行固定方法，还可以使用本文描述的固定装置。所获得的温度传感器具有光波导，该光波导还具有集成温度传感器元件。沿轴向方向集成到光波导中的温度传感器元件通常是光纤布拉格光栅。光纤布拉格光栅是一种光学干涉滤光片，其反射具有确定波长的光或处于确定波长范围内的光。确定的波长或确定的波长范围受光纤布拉格光栅在光波导的轴向方向上的伸长或压缩的影响。入射在光纤布拉格光栅上的测量光根据其波长被反射，或者仅测量光的位于光栅的反射带宽内的波长部分被光栅反射。波长依赖性可能受到伸长或压缩的影响。为了主要测量包含光纤布拉格光栅的光波导管的区域的温度引起的伸长或压缩，通过本文描述的方法对光波导的该区域(以下称为传感器区域)进行机械解耦(mechanischentkoppelt)。由于仅毛细管被熔融，光波导的光路没有受到影响或没有受到显著影响，并且固定方法基本上没有引起额外的信号衰减。由于毛细管的暴露的端部被加热至等于或高于第二熔融温度的加热温度，并且面向加热区域的端部也被相应密封，使得能够避免异物侵入到毛细管内部。此外，该方法免于使用粘合剂。这使得避免了在常规方法中使用的粘合剂对温度行为的影响。另外，操作温度也可以高于常规地用于固定的粘合剂将不起作用的范围。由于没有粘合剂，因此粘合剂不会渗入温度传感器元件的区域并影响温度传感器元件。毛细管和光波导之间的连接根据该方法通过熔接操作进行。通过针对性地在固定区域中熔融毛细管，毛细管的固定区域至少部分地改变其内径。固定区域与光波导机械接触并通过摩擦将光波导保持在适当位置。由于固定区域与光波导的传感器区域间隔开，因此传感器区域基本上不受影响。因此，连接是无粘合剂的并且紧密的。为了执行该方法，例如使用熔接装置将毛细管上的对应于固定区域的限定点加热至加热温度。从而(仅)毛细管熔融并随后在变形状态下固化，在变形状态下毛细管与光波导机械接触。因此，光波导的光路没有受到影响或没有受到显著影响。毛细管材料的非限制性示例是硼硅酸盐。光波导材料的非限制性示例是玻璃纤维(二氧化硅)。第一熔融温度，即光波导的熔融温度约为1000℃。第二熔融温度，即毛细管的熔融温度约为700℃。在实施例中，加热温度低于第一熔融温度。这可以以简单的方式确保在固定操作期间光波导的材料保持在非熔融状态，因此光路不会受到影响。根据实施例，低于第一熔融温度的加热温度至少是加热毛细管的固定区域的加热温度。此外，根据实施例，低于第一熔融温度的加热温度还可以是加热毛细管的暴露的端部的加热温度。在实施例中，固定还包括在预定持续时间将固定区域加热至加热温度，并且随后使固定区域冷却。这可以确保毛细管可靠地连接到光波导并在完成固定操作之后可靠地保持在其位置。也可以将加热温度选择为等于或高于第一熔融温度。根据该方面，在预定持续时间段期间将毛细管的固定区域加热至加热温度，其中预定持续时间段选择为使得光波导的材料在固定期间被加热至低于第一熔融温度的温度。随后，使固定区域冷却。根据该方面，选择持续时间确保了热不会扩散到光波导而使得光波导熔融。根据该方面，能够实现更快的固定操作。在实施例中，固定还包括在加热前至少相对于光波导的轴向方向临时固定该固定区域。在冷却后释放该固定。由此，能够确保在通过冷却以摩擦配合的方式连接到光波导之前，毛细管不会沿着光波导的轴线移位，使得光波导的光学特性不会受到意外移位的影响。在实施例中，预定持续时间至少长至使得在固定区域在轴向方向上的给定伸长率、给定材料厚度、给定直径下，毛细管的材料在固定区域中熔融。此外，预定持续时间最长为使得光波导的材料保持在非熔融状态。由此，能够确保毛细管的固定区域与光波导之间的连接是安全可靠的。在实施例中，预定持续时间最长为使得毛细管的围绕光波导的传感器区域的区域保持在非熔融状态。因此，能够确保光波导的传感器区域或其中包含的温度传感器元件在很大程度上不受熔融的毛细管材料的影响，从而使光学性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固定方法，包括：/n提供(1001)由具有第一熔融温度的材料制成的光波导(10)，其中，所述光波导的传感器区域(11)包括至少一个集成温度传感器元件(12)；/n提供(1002)由具有第二熔融温度的材料制成的毛细管(20)，使得所述毛细管(20)至少部分地围绕所述光波导(10)的传感器区域(11)，并且所述毛细管的固定区域(21)布置为与所述传感器区域(11)间隔开，其中，所述第二熔融温度低于所述第一熔融温度，其中，所述温度传感器元件(12)布置在所述光波导的端部区域(13)中，并且所述端部区域插入到所述毛细管(20)中使得毛细管(20)的端部(23)被暴露；/n将所述毛细管(20)的固定区域固定(1003)到所述光波导(10)，包括将所述毛细管(20)的固定区域加热至等于或高于所述第二熔融温度的加热温度；/n将所述毛细管(20)的暴露的端部(23)加热(1004)至等于或高于所述第二熔融温度的加热温度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170831 DE 102017120062.21.一种固定方法，包括：
提供(1001)由具有第一熔融温度的材料制成的光波导(10)，其中，所述光波导的传感器区域(11)包括至少一个集成温度传感器元件(12)；
提供(1002)由具有第二熔融温度的材料制成的毛细管(20)，使得所述毛细管(20)至少部分地围绕所述光波导(10)的传感器区域(11)，并且所述毛细管的固定区域(21)布置为与所述传感器区域(11)间隔开，其中，所述第二熔融温度低于所述第一熔融温度，其中，所述温度传感器元件(12)布置在所述光波导的端部区域(13)中，并且所述端部区域插入到所述毛细管(20)中使得毛细管(20)的端部(23)被暴露；
将所述毛细管(20)的固定区域固定(1003)到所述光波导(10)，包括将所述毛细管(20)的固定区域加热至等于或高于所述第二熔融温度的加热温度；
将所述毛细管(20)的暴露的端部(23)加热(1004)至等于或高于所述第二熔融温度的加热温度。


2.根据权利要求1所述的固定方法，其中，所述加热温度低于所述第一熔融温度。


3.根据权利要求1或2所述的固定方法，其中，所述固定包括：
在预定持续时间将所述固定区域(21)加热至所述加热温度；和
使所述固定区域(21)冷却。


4.根据权利要求1所述的固定方法，其中，所述固定包括：
在预定持续时间将所述固定区域(21)加热至加热温度，其中，所述加热温度等于或高于所述第一熔融温度，其中，选择所述预定持续时间使得所述光波导(10)的材料在固定期间被加热至低于所述第一熔融温度的温度；和
使所述固定区域冷却。


5.根据权利要求3或4所述的固定方法，其中，所述固定还包括：
在加热前，至少相对于所述光波导(10)的轴向方向临时固定所述固定区域(21)；和
在冷却后释放该固定。


6.根据权利要求3至5中任一项所述的固定方...

【专利技术属性】
技术研发人员：托拜厄斯·默勒，萨沙·基尼茨，
申请(专利权)人：福斯四X股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE