光纤光栅粘接方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤光栅粘接方法，涉及一种光纤光栅与基板粘接加工的方法，其特征在于将光纤光栅的表面覆有绝缘材料层，再将该光纤的一端端头涂抹粘连剂固定在基板上，通过高温加热将光纤光栅的一端与基板粘接在一起，将固有绝缘材料层的光纤的另一端端头同理也进行这样的加工。本发明专利技术的优越性为：该方法可以达到加工简单，加工后的基板不会出现蠕变现象，能够使光纤传感器的测量精度和测量准确性保持原有的状态、加工后的光纤光栅能够长期稳定的工作在300摄氏度的环境中。能够使光纤传感器的测量精度和测量准确性保持原有的状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光纤光栅的加工
，具体的说是一种光纤光栅与基板粘接的方法。
技术介绍
光纤是目前主流传输媒介，具有传输频带宽、通信容量大、损耗低、不受电磁干扰、光缆直径小、重量轻、原材料来源丰富等优点，因此被广泛地应用在通信、电视、数据传输网络中。基于光纤的传感技术具有其它传感技术无可比拟的应用优越性，使得其在重大基础设施、重大工程结构及高危工程安全监测方面发挥着越来越重要的作用。 利用光纤的测温传感系统主要应用于石化，电力，建筑，煤矿和交通等行业，其作用是对这些重要的场所进行实时温度的监控。它能起到保证工业系统设备正常运行，保障生命和财产的安全起到重要的作用。传统方法使用胶水粘接，光纤、胶粘剂、基板三者之间形成多层结构，在整体受力的情况下，每层结构之间产生相对应力，使得不能作为一个整体进行力学性能分析和受力分析，出现复杂的蠕变现象，最终影响光纤传感器的测量精度和测量准确性；或是重复性无法保证，甚至其偏离原点程度高达30% FS左右，致使传感器无法得到有效的实际应用；对于施加预应力的传感器来说蠕变更是致命的缺陷，由于蠕变致使原来施加在光纤传感器的预应力慢慢消除，一直到该传感器完全失去作用为止。现有一篇关于光纤光栅粘连方法的技术论文，文章编号为1004-924X (2009) 09-2069-07的《采用在线成型工艺的光纤光栅传感器》中叙述到近年来，光纤光栅在光纤传感领域受到了很大的关注，已经越来越多的被应用于对应变，温度，压力，加速度等物理量的准分布式测量中。然而光纤光栅的中心反射波长会随环境温度的起伏和应力的改变而发生漂移，光栅波长越长，其反射谱手温度的影响越大，由此引起的测量结果的不精确会导致系统性能的劣化。例如波长为1550nm的光纤光栅来说，在-20-40摄氏度时的温度漂移约为O. 7nm，这对于传感来说是个致命的缺点。因此，有必要对光纤光栅的黄金温度进行温度补偿。为了解决这个问题，一些研究学者提出基于双材料的预应力机制。例如G. ff. Yoffe提出用两种不同热膨胀系数的金属材料进行封装；L. Yuan等人也进行了同样的尝试研究；Tsai等人则提出了一种基于双金属材料的更加精确地微调机制，上述文献涉及的方法都需要对光栅施加预应力，其封装温度补偿结果是令人满意的，但由于封装时采用的是点式粘接和螺纹连接，在粘接前必须要施加一定的预应力，容易造成粘接不牢，或发生蠕变，使光纤光栅长期稳定性差。文献报道的封装方式虽然不需要预先施加应力，但是需要镀金属层，工艺复杂且封装的长度较长，其温度系数仍有O. lpm/°C。文献采用了在线成型的思想，通过设置一层空气层，对光栅进行了温度补偿。由于这些负膨胀封装方法无法测量应变，只能用于通讯领域，坐着认为此种补偿方法用于长安来说仍需要进一步完善。目前还没有一种加工简单，加工后的基板不会出现蠕变现象，能够使光纤传感器的测量精度和测量准确性保持原有的状态、加工后的光纤光栅不能够长期稳定的工作在300摄氏度的环境中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该方法可以达到加工简单，加工后的基板不会出现蠕变 现象，能够使光纤传感器的测量精度和测量准确性保持原有的状态、加工后的光纤光栅能够长期稳定的工作在300摄氏度的环境中。同时，按照本方法将光纤光栅施加预应力后固定在金属基板上，对其施加的轴向拉力可使光纤光栅的中心波长增大5nm甚至更多，远远超过了传统方式施加的引起光纤光栅中心波长变化2nm的预应力，同时使用该方法使得光纤光栅有4nm的预应力光纤传感器，其长期稳定性和在高温老化环境下的重复性都有很好的表现，长期的稳定性小于80pm(2% FS)，高温老化环境里的重复性小于5% FS0根据本专利技术第一方面,提供了，首先将光纤光栅的表面覆有绝缘材料层，再将固有绝缘材料层的光纤的一端端头均匀的涂抹上厚度在O. 2-0. 5mm之间的粘连剂后固定在基板上，通过450-600摄氏度之间的高温在基板与光纤光栅固定处加热5-30s，通过粘连剂的熔化和再凝结过程，将光纤光栅的一端与基板粘接在一起，自然能冷却至常温；将固有绝缘材料层的光纤的另一端端头均匀的涂抹上厚度在O. 2-0. 5_之间的粘连剂后使用精密光学平移台对光纤的另一端施加稳定的轴向拉伸力，使用光纤光栅专用解调设备对该光纤光栅的中心波长进行解调，拉伸台对光纤光栅中心波长的拉伸量稳定到O.5nm-8nm后通过450-600摄氏度之间的高温在基板与光纤光栅固定处加热5—30s,通过粘连剂的熔化和再凝结过程，将光纤光栅的一端与基板粘接在一起，自然能冷却至常温。其中该方法的具体步骤为(I)将光纤光栅的表面均匀的涂覆一遍液态绝缘材料层，该液态绝缘材料层自然风干后，在光纤光栅表面形成均匀的绝缘材料涂覆层。(2)取少量粘连剂，将其涂抹在有绝缘材料层光纤光栅的一端，其粘连剂与光纤光栅的粘接范围在180-360度之间；涂抹厚度在O. 2-0. 5mm之间。(3)将涂有粘连剂的光纤光栅放置在基板上，其中该基板需满足相应的力学结构分析，以便于封装出来的应变类传感器满足力学计算模型。(4)用能够稳定产生450-600摄氏度之间的热气流的工业热风枪对基板与光纤光栅固定处高温加热5-30S，通过粘连剂的熔化和再凝结过程，将光纤光栅的一端与基板粘接在一起，自然能冷却至常温；其中，该热气流源能够产生速率为120L/min的热流。(5)将固有绝缘材料层的光纤的另一端端头均匀的涂抹上厚度在O. 2-0. 5mm之间的粘连剂后使用精密光学平移台对光纤的另一端施加稳定的轴向拉伸力，使用光纤光栅专用解调设备对该光纤光栅的中心波长进行解调，拉伸台对光纤光栅中心波长的拉伸量稳定到 O. 5nm_8nm。(6)用能够稳定产生450-600摄氏度之间的热气流的工业热风枪对基板与光纤光栅固定处高温加热5-30S，通过粘连剂的熔化和再凝结过程，将光纤光栅的一端与基板粘接在一起，自然能冷却至常温；其中，该热气流源能够产生速率为120L/min的热流。其中该方法中所述的绝缘材料层可以为Polyimide(Pi)聚酰亚胺材料层。其中该方法中所述的粘连剂可以为胶泥，益胶泥，增胶剂，橡胶增胶剂中的一种。其中该方法中所述的粘连剂采用点粘接、面粘接的方法与光纤光栅粘连；其中粘接范围在180-360度之间。其中该方法中所述的拉伸台对光纤光栅中心波长的拉伸量稳定到O. 5nm_8nm。其中该方法中所述的高温加热是采用450-600摄氏度之间的高温在基板与光纤光栅固定处加热。其中该方法中所述的高温加热的时间范围在5—30s之间。其中该方法中所述的基板可以为金属基板，木质基板，塑钢基板中的一种。 其中该方法中所述的将表面未覆有绝缘材料层的光纤光栅一端端头上表面上均匀的涂抹厚度为O. 2-0. 5_之间的粘连剂。本专利技术的优越性为与现有技术相比，该方法可以达到加工简单，加工后的基板不会出现蠕变现象，能够使光纤传感器的测量精度和测量准确性保持原有的状态、加工后的光纤光栅能够长期稳定的工作在300摄氏度的环境中。同时，按照本方法将光纤光栅施加预应力后固定在金属基板上，对其施加的轴向拉力可使光纤光栅的中心波长增大5nm甚至更多，远远超过了传统方式施加的引起光纤光栅中心波长变化2nm的预应力，同时使用该方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光纤光栅粘接方法，其特征在于首先将光纤光栅的表面覆有绝缘材料层，再将固有绝缘材料层的光纤的一端端头均匀的涂抹上厚度在O. 2-0. 5mm之间的粘连剂后固定在基板上，通过450-600摄氏度之间的高温在基板与光纤光栅固定处加热5—30S，通过粘连剂的熔化和再凝结过程，将光纤光栅的一端与基板粘接在一起，自然能冷却至常温；将固有绝缘材料层的光纤的另一端端头均匀的涂抹上厚度在O. 2-0. 5_之间的粘连剂后使用精密光学平移台对光纤的另一端施加稳定的轴向拉伸力，使用光纤光栅专用解调设备对该光纤光栅的中心波长进行解调，拉伸台对光纤光栅中心波长的拉伸量稳定到O. 5nm-8nm后通过450-600摄氏度之间的高温在基板与光纤光栅固定处加热5—30S，通过粘连剂的熔化和再凝结过程，将光纤光栅的一端与基板粘接在一起，自然能冷却至常温。2.根据权利要求I所述的光纤光栅粘接方法，其特征在于该方法的具体步骤为 (1)将光纤光栅的表面均匀的涂覆一遍绝缘材料层，该绝缘材料层自然风干后，在光纤光栅表面形成均匀的绝缘材料涂覆层； (2)取少量粘连剂，将其涂抹在有绝缘材料层光纤光栅的一端，其粘连剂与光纤光栅的粘接范围在180-360度之间；涂抹厚度在O. 2-0. 5mm之间； (3)将涂有粘连剂的光纤光栅放置在基板上，其中该基板需满足相应的力学结构分析，以便于封装出来的应变类传感器满足力学计算模型； (4)用能够稳定产生450-600摄氏度之间的热气流的工业热风枪对基板与光纤光栅固定处高温加热5-30S，通过粘连剂的熔化和再凝结过程，将光纤光栅的一端与基板粘接在一起，自然能冷却至常温；其中，该热气流源能够产生速率为120L/min的热流； (5)将固有绝缘材料层的光纤的另一端端头均匀的涂抹上厚度在O.2-0. 5mm之间的粘连剂后...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄正宇，荣宁，
申请(专利权)人：北京蔚蓝仕科技有限公司，
类型：发明
国别省市：