一种全封装耐高温光纤噪声传感器制造技术

本发明专利技术涉及噪声传感器技术领域，公开了一种全封装耐高温光纤噪声传感器，包括：敏感单元、封装首段、连杆、封装尾段、尾端帽、蓝宝石光纤，敏感单元与蓝宝石光纤的一端连接形成噪声光纤传感器；连杆中心沿轴向设置有用于容纳蓝宝石光纤的通孔，通孔侧面向连杆表面延伸形成凹槽，敏感单元设置在连杆首端，蓝宝石光纤通过凹槽设置在通孔内且其另一端并向连杆尾端延伸；封装首段尾端与封装尾段首端相接，且封装首段与封装尾段均固定设置在连杆外侧进而包覆连杆；封装首段的首端包覆敏感单元并将敏感单元压紧在连杆首端，封装首段表面上与敏感单元对应位置设置有连通至内部的敞口。本发明专利技术提高了噪声传感精度，可以应用于高温环境。可以应用于高温环境。可以应用于高温环境。

【技术实现步骤摘要】
一种全封装耐高温光纤噪声传感器


[0001]本专利技术涉及噪声传感器
，具体为一种全封装耐高温光纤噪声传感器。

技术介绍

[0002]噪声传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于航空航天、工况监测、无损检测等领域。声波作为具有频率和振幅属性的微压动态信号，通过对声波频率和振幅的测量可以实现对声音的测量。传统噪声传感器利用声
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电换能原理，通过捕获电桥失衡信号捕获声信号的频率与声压变化，占据着声音信号测量领域的主导地位，但传统的膜片式电传声在高温复杂环境下无法正常使用。基于干涉原理的噪声光纤传感器原理基于外界声信号环境扰动对干涉光信号产生的调制，解调出光信号的干扰信号，就可以测算出声信号的频率特性与强度信息，实现了对外界噪声信号的感知。
[0003]高精度、低成本、小型化、是高温光纤传感器的发展趋势，现有的噪声光纤传感器使用振动膜片敏感声信号，为提升传感器使用温度上限、延长传感器使用寿命，需要大体积的水冷结构与耐高温封装保护传感器，增大了传感结构的体积，导致噪声光纤传感器在空间受限的环境下无法使用，丧失了微型的优势。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中噪声光纤传感器在封装方面存在不足，难以在高温恶劣环境中实现高精度噪声传感的难题，本专利技术提供了一种全封装耐高温光纤噪声传感器，以显著减小噪声传感器的封装体积，并提高其传感精度。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种全封装耐高温光纤噪声传感器，包括：敏感单元、封装首段、连杆、封装尾段、尾端帽、蓝宝石光纤，所述敏感单元与所述蓝宝石光纤的一端连接形成噪声光纤传感器；所述连杆中心沿轴向设置有用于容纳蓝宝石光纤的通孔，所述通孔侧面向连杆表面延伸形成凹槽，所述敏感单元设置在连杆首端，所述蓝宝石光纤通过所述凹槽设置在通孔内且其另一端并向连杆尾端延伸；所述封装首段尾端与封装尾段首端相接，且所述封装首段与封装尾段均固定设置在连杆外侧进而包覆所述连杆；所述封装首段的首端包覆所述敏感单元并将所述敏感单元压紧在所述连杆首端，所述封装首段表面上与敏感单元对应位置设置有连通至内部的敞口；所述尾端帽固定设置在封装尾段尾端。
[0006]所述连杆外侧设置有第一螺纹，所述封装首段与封装尾段均通过第一螺纹与所述连杆螺纹连接。
[0007]所述的一种全封装耐高温光纤噪声传感器，还包括防尘网，所述防尘网设置在封装首段内部，并设置在所述敞口所在位置。
[0008]所述封装首段包括前端帽和套筒部，所述前端帽通过螺纹连接固定设置在套筒部内，用于将所述敏感单元压紧在所述连杆的首端端面上；所述敞口设置在套筒部上，所述套
筒部两端分别设置有与前端帽和连杆配合的内螺纹。
[0009]所述的一种全封装耐高温光纤噪声传感器，还包括光纤铠装结构，所述尾端帽与光纤铠装结构通过点焊工艺连接，所述蓝宝石光纤的另一端穿过所述尾端帽与光纤铠装结构后向外延伸；所述封装尾段的尾端内部设置有第二螺纹，所述尾端帽通过第二螺纹与所述封装尾段螺纹连接。
[0010]所述敏感单元中心设置有贯穿形成FP腔，贯穿孔的方向与蓝宝石光纤的一端垂直，蓝宝石光纤的一端穿过敏感单元设置在FP腔中。
[0011]所述封装首段表面上与敏感单元对应位置设置有四个敞口，所述敞口沿径向均匀分布。
[0012]所述的一种全封装耐高温光纤噪声传感器，其装配方法包括以下步骤：步骤1、将尾端帽、封装尾段依次穿设在蓝宝石光纤外侧，然后将敏感单元设置在连杆首端外侧使其与连杆首端接触，同时，将蓝宝石光纤通过连杆上的凹槽放置入连杆内部的通孔中；步骤2、将连杆的首端放置入封装首段内，使封装首段与连杆连接并将敏感单元压紧在所述连杆上；步骤3、将预先穿在蓝宝石光纤上的封装尾段与连杆连接，尾端帽与封装尾段连接。
[0013]所述的一种全封装耐高温光纤噪声传感器，还包括防尘网，所述装配方法还包括以下步骤：步骤0、将预先裁切好的防尘网卷曲为圆筒状并插入封装首段内，通过内部点焊方式使其固定在封装首段的敞口处。
[0014]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、本专利技术提供了一种全封装耐高温光纤噪声传感器，其工作区域全部采用蓝宝石晶体制作，通过制备蓝宝石同质材料一体化结构，解决高温环境下热应力失配引发的器件失效难题，而且，通过在封装结构表面设置敞口，利用声压改变敞口结构中介质密度，引发介质折射率变化，外界声信号环境扰动对干涉光信号产生的调制，通过解调出干涉光信号中的干扰信号，进而解算声信号的频率特性与声压强度信息，不仅提高耐高温性能，而且提高了测量的精度。
[0015]2、本专利技术的全封装耐高温光纤噪声传感器中，声敏感单元通过MEMS工艺与激光加工工艺共同加工制成，可以制备出毫米级声敏感单元；其利用声压致空气折射率变化原理检测声信号响应，突破了振膜特征频率对检测频率响应的限制，拓宽了声响应测试频带；通过锁定激光频率并检测输出光谱的光强信息，通过光强变换解算声压变化与声信号频率，提高了响应速度与测试精度。因此，其体积小、测试带宽大、携带方便，可实现高温环境下的噪声测试分析。而且其封装结构简单合理，提高了封装的效率，在航空航天、工况监测、无损检测等领域的高温环境下对声信号的同步测试，具有实际应用价值。
[0016]3、本专利技术的封装结构通过封装首段、连杆、封装尾段、尾端帽的有机结合，不仅可以对敏感单元和蓝宝石光纤进行有效保护，避免受损，而且，封装过程直接从敏感单元侧进行，避免了蓝宝石光纤较长情况下穿设光纤的繁琐操作，其装配过程简单快捷。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例提供的一种全封装耐高温光纤噪声传感器的剖面示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种全封装耐高温光纤噪声传感器的立体结构示意图；图3为本专利技术实施例中套筒部的立体结构示意图；图4为本专利技术实施例中连杆的立体结构示意图；图5为本专利技术实施例中敏感单元的结构示意图；图中：2
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防尘网、3
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敏感单元、4
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封装首段、5
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连杆、6
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封装尾段、7
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尾端帽、8
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光纤铠装结构、9
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蓝宝石光纤、31
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贯穿孔、32
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平行表面、41
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前端帽、42
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套筒部、43
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敞口、51
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凹槽，52
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通孔、10
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多模石英光纤、11
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单模石英光纤。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全封装耐高温光纤噪声传感器，其特征在于，包括：敏感单元（3）、封装首段（4）、连杆（5）、封装尾段（6）、尾端帽（7）、蓝宝石光纤（9），所述敏感单元（3）与所述蓝宝石光纤（9）的一端连接形成噪声光纤传感器；所述连杆（5）中心沿轴向设置有用于容纳蓝宝石光纤（9）的通孔（52），所述通孔（52）侧面向连杆表面延伸形成凹槽（51），所述敏感单元（3）设置在连杆（5）首端，所述蓝宝石光纤（9）通过所述凹槽（51）设置在通孔（52）内且其另一端并向连杆（5）尾端延伸；所述封装首段（4）尾端与封装尾段（6）首端相接，且所述封装首段（4）与封装尾段（6）均固定设置在连杆（5）外侧进而包覆所述连杆（5）；所述封装首段（4）的首端包覆所述敏感单元（3）并将所述敏感单元（3）压紧在所述连杆（5）首端，所述封装首段（4）表面上与敏感单元（3）对应位置设置有连通至内部的敞口（43）；所述尾端帽（7）固定设置在封装尾段（6）尾端。2.根据权利要求1所述的一种全封装耐高温光纤噪声传感器，其特征在于，所述连杆（5）外侧设置有第一螺纹，所述封装首段（4）与封装尾段（6）均通过第一螺纹与所述连杆（5）螺纹连接。3.根据权利要求1所述的一种全封装耐高温光纤噪声传感器，其特征在于，还包括防尘网（2），所述防尘网（2）设置在封装首段（4）内部，并设置在所述敞口（43）所在位置。4.根据权利要求1所述的一种全封装耐高温光纤噪声传感器，其特征在于，所述封装首段（4）包括前端帽（41）和套筒部（42），所述前端帽（41）通过螺纹连接固定设置在套筒部（42）内，用于将所述敏感单元（3）压紧在所述连杆（5）的首端端面上；所述敞口（43）设置在套筒部（42）上，所述套筒部（42）两端分别设置有与前端帽（41）和连杆（5）配合的内螺纹。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛晨阳，郑永秋，陈佳敏，白建东，李宗灏，赵馨瑜，高晓宇，张峻萍，曹妍，骆益凡，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：