一种光纤法珀传感器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤法珀传感器及其制造方法，其中，光纤法珀传感器包括整体呈圆筒状的防护套管，所述防护套管的两端具有用于固定在待测物表面的安装部，并分别塞装有入射塞柱和反射塞柱，所述入射塞柱和反射塞柱之间间隔形成法珀腔；所述入射塞柱内埋设有同轴设置的入射光纤，所述反射塞柱朝向所述入射塞柱的一端为反射面；所述防护套管的两端端部分别与入射塞柱和反射塞柱密封连接。本发明专利技术光纤法珀传感器具有结构巧妙，制作工艺简单等有点，其制作方法具有利于提高生产效率，降低生产成本等优点。等优点。等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤法珀传感器及其制作方法


[0001]本专利技术涉及光纤法珀传感器
，特别的涉及一种光纤法珀传感器及其制作方法。

技术介绍

[0002]目前使用最广泛的光纤应变传感器主要基于光纤布拉格光栅技术和基于光纤法珀干涉技术。利用光纤法珀传感器的腔长对外界物理量敏感的特点，光纤法珀传感器已经在工业等诸多领域被广泛应用于应变、压力、温度和折射率等参数的传感。光纤法珀传感器分为本征型法珀传感器和非本征型法珀传感器。非本征型法珀传感器是指以光纤端面和空气界面为反射面构成法珀腔，具有对某一物理或化学参数敏感的传感特性。目前，非本征型法珀传感器主要通过在两段单模光纤之间熔接一段空心光纤、空心毛细管或空心光子晶体光纤，或直接利用空心毛细管将两段单模光纤对准并固定。
[0003]但是，在具体应用时，还需要针对检测环境，制作相应的壳体，将上述传感器设置在壳体内，并通过壳体安装在测量点。比如，针对高温高压环境下使用的光纤法珀传感器，需要将法珀传感器设置在基座上，并通过套管密封后再安装使用。这样一来，检测是通过套管的形变到基座的形变最终传递至法珀传感器上，需要经过多次的转换，影响检测的精度。另外，这种结构的传感器需要先制作好传感器本体、基座和套管，再进行组装，组装过程中还需要保证后续安装的精度，工艺流程多，影响生产效率。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种结构巧妙，制作工艺简单，有利于提高生产效率，降低生产成本的光纤法珀传感器及其制作方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种光纤法珀传感器，其特征在于，包括整体呈圆筒状的防护套管，所述防护套管的两端具有用于固定在待测物表面的安装部，并分别塞装有入射塞柱和反射塞柱，所述入射塞柱和反射塞柱之间间隔形成法珀腔；所述入射塞柱内埋设有同轴设置的入射光纤，所述反射塞柱朝向所述入射塞柱的一端为反射面；所述防护套管的两端端部分别与入射塞柱和反射塞柱密封连接。
[0006]使用时，将防护套管的安装部分别固定在待测物体的表面上，一旦待测物体的表面发生形变，就会改变防护套管的长度，防护套管的长度变化体现在法珀腔长度的变化，就能实现对应变的测量。上述结构中，直接利用入射塞柱和反射塞柱之间的间隙形成法珀腔，无需先使用光纤来制作传感器本体，再进行组装，在入射塞柱和反射塞柱完成与防护套管的装配后，就直接形成用于测量的法珀腔，大大简化了制作工艺，有利于提高制作效率，降低生产成本。同时，由于防护套管呈圆柱状，在流体内测量时，流体施加在防护套管表面的压力沿防护套管的径向作用在防护套管上，由于相同的压力沿周向均布，相互之间形成平衡，从而可以避免防护套管在径向上发生形变而损坏，承压能力强。另外，在高温环境下使
用时，防护套管在热胀冷缩的作用下沿轴向伸长会造成珐珀腔变长，与此同时，入射塞柱和反射塞柱也会在高温下沿轴向伸长，而由于防护套管的两端端部与入射塞柱和反射塞柱密封连接，使得入射塞柱和反射塞柱朝向珐珀腔伸长，使珐珀腔变短，从而弥补防护套管在高温环境下的形变影响，即实现了对温度的补偿，避免传感器自身的热胀冷缩影响检测结果，保证测量精度。
[0007]进一步的，所述入射塞柱和反射塞柱均包括同轴设置的塞装段和限位段，所述塞装段的直径与所述防护套管的内径相匹配，并塞装在所述防护套管内；所述限位段的直径大于所述防护套管的内径，并贴合密封地固定在所述防护套管的端部。
[0008]由于限位段贴合密封地固定在防护套管的端部，使得入射塞柱和反射塞柱的塞装段完全塞入防护套管内，此时，二者之间的珐珀腔长即为防护套管的长度与两个塞装段总长度的差值。这样，只需要控制入射塞柱和反射塞柱的塞装段长度，就能够保证法珀腔的初始长度，大大降低制作难度，并提高产品的一致性。
[0009]作为另一种优化，所述反射塞柱包括同轴设置的塞装段和限位段，所述塞装段的直径与所述防护套管的内径相匹配，并塞装在所述防护套管内，所述限位段的直径大于所述防护套管的内径，并贴合密封地固定在所述防护套管的端部；所述入射塞柱的外径与所述防护套管的内径相匹配，使二者形成过盈配合或过渡配合关系。
[0010]上述结构中，反射塞柱的塞装段全部塞入了防护套管内，此时，珐珀腔的初始长度取决于入射塞柱的塞入量，由于入射塞柱与防护套管之间形成过渡或过盈配合的关系，使得入射塞柱在塞入过程中会受到摩擦阻力，这样就可以通过控制塞入力的大小，让入射塞柱能够慢慢塞入防护套管内，同时通过设备检测入射光纤的信号，一旦检测的信号满足要求，说明此时的珐珀腔长度满足初始腔长，就撤去塞入力，完成入射塞柱的塞装。在高温环境下，一方面，入射塞柱可以克服入射塞柱和防护套管之间的摩擦力，朝向珐珀腔方向伸长来弥补防护套管的伸长量。另一方面，入射塞柱和防护套管均会在径向上产生热变形，而防护套管在外侧，直接与高温环境接触，温度相对高，变形量更大，从而可以降低二者之间的摩擦力，甚至可能会出现间隙，从而更加方便入射塞柱相对防护套管向内伸长。
[0011]进一步的，所述入射塞柱上套设有密封套管，所述密封套管的内径大于所述入射塞柱的外径，并密封地套设在所述防护套管上。
[0012]这样，可以通过密封套管可以对外露的入射塞柱进行保护。
[0013]进一步的，所述安装部为设置在所述防护套管上的安装座，所述安装座的底面平行于所述防护套管的轴线。
[0014]进一步的，所述安装座一体成型地设置在所述防护套管上。
[0015]这样，被测物体发生形变后，可以更加准确地反映到防护套管的伸长量上，从而提高检测的准确性。
[0016]进一步的，所述入射塞柱和所述反射塞柱相对的一端均具有研磨抛光而成的反射面。
[0017]进一步的，所述入射塞柱朝向所述反射塞柱的一端还设置有采用透明材料制成的透射片，所述透射片的热膨胀系数与所述入射塞柱和光纤的热膨胀系数均不同；所述透射片朝向所述反射塞柱的一侧与所述反射塞柱的反射面之间形成珐珀腔。
[0018]通过设置透射片，可以保证珐珀腔的两端反射面的平整，避免光纤因制造原因与
入射塞柱研磨面不在同一平面时而引起的腔长变化问题；另外，温度变化时，透射片的厚度随温度变化而变化，透射片前后表面形成另一腔长的珐珀腔，通过解调此腔长信息，可以同时检测出温度信息，使传感器实现同时检测应变和温度两个物理量。
[0019]进一步的，所述透射片为蓝宝石片。
[0020]一种制作如上所述光纤法珀传感器的方法，其特征在于，将入射光纤同轴埋设在入射塞柱，并将入射塞柱和反射塞柱相对的一侧打磨；再将打磨后的入射塞柱和反射塞柱从两端塞入防护套管，控制入射塞柱和反射塞柱的间距后密封固定。
[0021]综上所述，本专利技术光纤法珀传感器具有结构巧妙，制作工艺简单等有点，其制作方法具有利于提高生产效率，降低生产成本等优点。
附图说明
[0022]图1为实施例1的结构示意图。
[0023]图2为实施例1的另一种结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤法珀传感器，其特征在于，包括整体呈圆筒状的防护套管（1），所述防护套管（1）的两端具有用于固定在待测物表面的安装部，并分别塞装有入射塞柱（2）和反射塞柱（3），所述入射塞柱（2）和反射塞柱（3）之间间隔形成法珀腔；所述入射塞柱（2）内埋设有同轴设置的入射光纤，所述反射塞柱（3）朝向所述入射塞柱（2）的一端为反射面；所述防护套管（1）的两端端部分别与入射塞柱（2）和反射塞柱（3）密封连接。2.如权利要求1所述的光纤法珀传感器，其特征在于，所述入射塞柱（2）和反射塞柱（3）均包括同轴设置的塞装段和限位段，所述塞装段的直径与所述防护套管（1）的内径相匹配，并塞装在所述防护套管（1）内；所述限位段的直径大于所述防护套管（1）的内径，并贴合密封地固定在所述防护套管（1）的端部。3.如权利要求1所述的光纤法珀传感器，其特征在于，所述反射塞柱（3）包括同轴设置的塞装段和限位段，所述塞装段的直径与所述防护套管（1）的内径相匹配，并塞装在所述防护套管（1）内，所述限位段的直径大于所述防护套管（1）的内径，并贴合密封地固定在所述防护套管（1）的端部；所述入射塞柱（2）的外径与所述防护套管（1）的内径相匹配，使二者形成过盈配合或过渡配合关系。4.如权利要求3所述的光纤法珀传感器，其特征在于，所述入射塞柱（2）上套...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锋，殷浩，何峰，
申请(专利权)人：重庆冠雁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：