一种光纤光栅传感器制造技术

本申请提出了一种光纤光栅传感器，包括一光纤接头，由光纤接头探出的带有光纤光栅的光纤；所述光纤的另一端为封闭端，或延伸进另一光纤接头；所述光纤的外侧套接有弹性较好的无缝管，该无缝管一端与光纤接头相连接，另一端为封闭端或与所述的另一光纤接头相连接，且与光纤在长度万向上同步形变。通过采用弹性较好的无缝管对光纤光栅传感器主体部分进行封装并给传感器加上光纤接头，使得光纤光栅传感器在无缝管保护下不仅具备了高抗拉、高抗压，总体高强度、耐酸、碱、盐等腐蚀的特性，而且在进行应变测量时具有大量程的特点，同时便于施工时的连接。时的连接。时的连接。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅传感器


[0001]本申请涉及光纤传感器
，更具体地说，涉及一种光纤光栅传感器。

技术介绍

[0002]光纤光栅是位于光纤内部的光栅，利用其能够使光纤的反射或折射率发生周期性改变的特性，常常破用于做传感使用；由于光纤光栅本身就是光纤的一部分，因此在本申请说明书中称之为“带有光纤光栅的光纤”。配合相应的测量设备，光纤光栅可被用于测量一些自然界的基本物理量，如应变、应力、温度等外界信息。
[0003]由于带有光纤光栅的光纤具有天然的脆弱性，因此并不适用于大部分的实际工程应用，仅能应用于实验室研究阶段，为解决此问题，需要在光纤光栅外面加上保护，这个过程我们也可以称之为光纤光栅传感器的封装。完成以上工作后，其产品我们可以称之为光纤光栅传感器，也可以根据其测试的物理量称之为光纤光栅应变传感器、光纤光栅应力传感器、光纤光栅温度传感器等。
[0004]由于光纤材料本身的特性，光纤光栅传感器内测试主体的脆弱性是困扰业界多年的问题，尤其限制了光纤光栅在一些特殊环境甚至极端环境下的应用，比如高拉力、高压力及酸碱盐等带有腐蚀性的环境，使得光纤光栅传感器在实际工业应用中受到极大制约。
[0005]传统上光纤光栅管式封装材料多为不锈钢，而不锈钢这种材料的弹性形变较小，一般来说超出2000微应变时就无法完全回弹，因此这样封装出来的光纤光栅传感器被用于应变测量时，其有效量程也不会超出2000微应变，这使得光纤光栅传感器无法破用于大应变量的测量环境。
[0006]除了少数的产品(如本公司ZL201821345883.X和ZL201920748913.X专利所涉及产品)，传统管式封装的光纤光栅传感器大多数比较粗，封装主体直径常常有6毫米，10毫米，甚至12毫米，在很多空间受限的位置无法放置，这也限制了光纤光栅传感器的使用范围。
[0007]申请内容本申请的目的在于提供一种光纤光栅传感器，以解决光纤光栅传感器内的测试主体脆弱、传统封装材料弹性形变较小因此导致传感器用于应变测量时量程小、传统封装直径较大不符合传感器小型化趋势且无法放置在空间受限的位置因此应用范围窄等问题。
[0008]本申请的目的是通过以下技术方案实现的：本申请提出一种光纤光栅传感器，包括一光纤接头，由光纤接头探出的带有光纤光栅的光纤；所述光纤的另一端为封闭端，或延伸进另一光纤接头；所述光纤的外侧套接有无缝管，无缝管一端与光纤接头相连接，另一端同样为封闭端或与所述的另一光纤接头相连接且该无缝管与所述光纤在光纤长度方向同步形变。
[0009]通过采用带有足够强度且与在光纤长度方向上与光纤同步形变的无缝管对光纤光栅传感器主体部分进行封装，使得光纤光栅传感器在无缝管保护下具备了高抗拉、高抗压，总体高强度以及耐酸、碱、盐等腐蚀的特性。
[0010]由于采用在光纤长度方向上高弹性的无缝管材料对光纤光栅进行封装的缘故，使
得光纤光栅传感器具备了弹性形变大的特性，因此能够被用于量程更大的测量需求。
[0011]由于采用较细的无缝管材料对光纤光栅进行封装的缘故，使得光纤光栅传感器主体部分直径降至3.2毫米及以下，使得光纤光栅传感器能够被用于更多空间受限的应用环境。
[0012]这样，本申请的技术方案不仅解决了带有光纤光栅的光纤的脆弱性问题，由于传统金属管或合金管封装形变小因此被用于应变测量时传感器量程小的问题，同时传统光纤光栅传感器直径较大在某些时候空间受限的问题也一同解决。
[0013]一、本申请所述光纤光栅传感器由以下四部分组成：1、光纤接头：本光纤光栅传感器的光纤接头为传感器的一部分，光纤接头类型为市面常用接头，附图中所显示光纤接头仅为示意。光纤接头作用为密封保护和固定光纤，同时把光纤光栅传感器连接至光传输网络或各种光纤光栅传感设备(光纤光栅传感器本身只有探测和传输作用，并不能直接显示温度、应变、应力等信息，这些信息都由光纤光栅传感设备给出)。
[0014]2、光纤光栅传感器主体内带有光纤光栅的光纤：光纤光栅传感器的主要感应部分，也是后续封装的主要对象，可以是一根也可以是多根，光纤上的光纤光栅为单点光纤光栅或多点光纤光栅，而由于可用于刻写光纤光栅的光纤种类非常多，光纤光栅的种类也非常多，因此这里所述光纤/光纤光栅并无限制，光纤所包含光纤光栅的数量也没有限制，光纤光栅的长度目前没有限制，总长度可以从几厘米到几百米范围。
[0015]3、光纤光栅传感器主体封装：光纤光栅传感器主体封装结构为单层，采用与光纤同步应变的无缝管进行封装，其中玻璃纤维管和碳纤维管是比较常用的，依据使用坏境不同，也可以是各种橡胶管或树脂管。封装后的传感器主体部分的外径一般为0.6mm、0.9mm、2.0mm、3.0mm(这四种尺寸为典型尺寸)，目前来看，无缝管的外径一般不大于3.2mm，不小于0.2mm。
[0016]4、光纤光栅传感器封闭端封装；对于单端光纤光栅传感器来说，光纤光栅传感器封闭端不仅具有密封保护光纤的作用，而且具有固定光纤的作用。本申请涉及的传感器光纤与封闭端多为一体结构，如采用胶水密封，焊接密封，端帽密封(如端帽中置入胶水或有机无机焊料，端帽和无缝管也可同时辅以内外螺纹)等；当然，也可以是非一体结构，如通过夹具进行夹持封闭等。以上所述多种封闭形式也可组合使用。
[0017]对于双端光纤光栅传感器的结构来说，光纤光栅传感器的两端均为光纤接头，光纤接头类型可以相同，也可以不同，双端的光纤光栅传感器可以串联使用。
[0018]另外，本申请涉及的光纤光栅传感器也同样适用于应力、应变或弹性形变之外的参数测试，比如温度测试、角度测试等。
[0019]当然，本申请在具体实施中有很多优选的实施例或实施方式：优选地，所述无缝管为玻璃纤维管。
[0020]优选地，所述无缝管为碳纤维管。
[0021]优选地，所述无缝管为橡胶管。
[0022]优选地，所述无缝管为树脂管。
[0023]优选地，所述光纤延伸进封闭端。
[0024]优选地，所述光纤上的光纤光栅为单点光纤光栅或多点光纤光栅。
[0025]优选地，包覆所述光纤后的无缝管外径为0.2～3.2毫米。
[0026]二、内部的整体连接光纤光栅传感器的传感和通信功能都由内部光纤和光纤光栅完成，因此通常包含了光纤光栅的光纤从光纤接头头部一直延伸至封闭端或另一光纤接头。
[0027]在光纤光栅传感器光纤接头部分，光纤插入光纤接头，通过专用设备磨接、卡接或压接形成接头，可以直接连接至光传输网络或与各种接头匹配的设备。
[0028]在光纤光栅传感器主体部分，带有光纤光栅的光纤为直接置入，也可以在此处给带有光纤光栅的光纤包裹各种缓冲和增强材料，如尼龙纤维、凯夫拉纤维等(非必须)，主体内部可以是空气，也可以填充氮气或惰性气体用以保护光纤(非必须)，还可以是液体如导热油等(非必须)。
[0029]目前现有比较好的光纤光栅传感器的封装可能是金属管封装或金属片表贴，但是金属的弹性形变或应变是非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅传感器，包括一光纤接头(3)，由光纤接头探出的带有光纤光栅的光纤(1)；所述光纤的另一端为封闭端(4)，或延伸进另一光纤接头；所述光纤(1)的外侧套接有无缝管(2)，具特征在于该无缝管(2)一端与光纤接头(3)相连接，另一端同样为封闭端(4)或与所述的另一光纤接头相连接，且无缝管(2)在光纤长度方向上与所述光纤(1)同步形变。2.根据权利要求1所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述无缝管(2)为玻璃纤维管。3.根据权利要求1所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述无缝管(2)为碳纤维管。4.根据权利要求1所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述无缝管(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈少洋，
申请(专利权)人：北京大成永盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：