CN102323447A - 一种小型的光纤光栅加速度传感器的制备方法 - Google Patents

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张东生
水彪
孟汇
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Abstract

一种小型的光纤光栅加速度传感器的制备方法。其传感器主要由两个串接的波长不同的第1光纤光栅和第2光纤光栅、质量块和传感器外壳组成，该传感器的制作方法是先在串接的第1光纤光栅和第2光纤光栅的光纤表面镀金属膜，并以表面镀金属膜光纤本身为弹性体，将质量块焊接固定于镀有金属膜的第1光纤光栅和第2光纤光栅中间，光纤两端焊接固定在传感器外壳上，尾纤用不锈钢管与外接光缆或光纤保护套管紧固保护即可。本发明采用无胶化封装的金属涂覆和焊接方式制作光纤光栅加速度传感器，不仅可以大大提高传感器的耐久性，而且还可以大大缩小传感器体积，所制作的光纤光栅加速度传感器特别适合于大型土木工程、机械、冶金和化工等领域应用。

Description

一种小型的光纤光栅加速度传感器的制备方法
技术领域
本发明涉及一种小型的光纤光栅加速度传感器的制作方法，具体是用镀铜的方法制作微型光纤光栅加速度传感器，属于光纤传感技术领域。
技术背景
光纤光栅传感器与传统的电类传感器相比有很多优点，如无源无电，抗电磁干扰，信号传输距离远，采用一根光纤可实现多点准分布式测量，现在光纤光栅传感器被广泛用来测应力、应变、温度、振动、压力等物理量。
长期以来光纤光栅加速度传感器的响应频率带宽、高灵敏和小型化等方面问题一直没有得到很好的解决。中国专利200410066814.1公开的“基于光纤光栅的光纤微振动传感器”，利用悬浮的光纤布喇格光栅与被测物的共振来测量被测物的振幅和频率。此结构采用一个光纤光栅，利用其微弯损耗原理来测量振动，其信噪比小、测量精度差、灵敏度低；中国专利200520098628.6公开的“双悬臂梁光纤光栅振动传感器”，此结构采用两个光栅，提出了光纤光栅绝对振动测量和可匹配滤波解调方案。此发明利用粘贴在悬臂梁上的传感光栅测物体的振动，将物体的振动参量转化为光栅反射波长的变化，再通过波长解调测得被测量。此结构具有自动温度补偿功能，但其采用胶粘剂粘贴光栅，其重复性和耐久性得不到保证；专利号为ZL200720300082.7的“一种新型的光纤光栅高频加速度传感器”中传感器由钢管、质量块组成弹性系统，将光纤光栅粘贴在钢管内部来感知应变，利用双光纤光栅匹配滤波解调技术解调。该结构虽然可以测得较高的频率，但其封装工艺也是用胶黏剂粘贴光栅，耐久性能得不到保证。
发明内容
本发明的目的在于针对光纤光栅加速度传感器在工程应用中的实际需要和现有技术的不足，提供一种小型的光纤光栅加速度传感器的制作方法。采用这种方式制备的光纤光栅加速度传感器具有较好的频率响应和较高的灵敏度，同时体积进一步缩小，可以在机械、冶金和化工等领域得到广泛应用。
本发明的目的是通过如下措施达到的：
本发明的光纤光栅加速度传感器的制作方法，所述的传感器主要由两个串接的波长不同的第1光纤光栅和第2光纤光栅、质量块和传感器外壳组成，该传感器的制作方法是先在串接的第1光纤光栅和第2光纤光栅的光纤表面镀金属膜，并以表面镀金属膜光纤本身为弹性体，将质量块焊接固定于镀有金属膜的第1光纤光栅和第2光纤光栅中间，光纤两端焊接固定在传感器外壳上，尾纤用不锈钢管与外接光缆或光纤保护套管紧固保护，这样就制备了一个小型化的光纤光栅加速度传感器。
本发明的制作方法中，所述的光纤表面镀金属膜，是通过磁控溅射镀膜在两个串接的第1光纤光栅和第2光纤光栅的光纤表面镀金属膜，然后，再利用电镀方式将镀金属膜层加厚。
本发明的制作方法中，所述的光纤表面镀金属膜，是光纤在表面做清洁处理后用磁控溅控溅射的方法预镀一层铜或银膜，再电镀铜将镀层加厚。
本发明的制作方法中，其光纤两端用锡焊或钎焊方式固定在传感器外壳上。
本发明与现有技术相比具有如下突出特点：
1、加速度传感器的主要部分——弹性体和质量块，都是通过镀金属膜方式制备，体积小、重量轻；
2、整个传感器的制作过程没有使用胶黏剂，保证了传感器的耐久性和可靠性。
附图说明
图1为本发明光纤光栅加速度传感器结构示意图
图中：1-光纤，2-金属膜，3-上光纤焊接固定端头，4-第1光纤光栅，5-质量块，6-第2光纤光栅，7-传感器外壳，8-下光纤焊接固定端头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案和实现原理作进一步描述。将串接在一起的波长不同的第1光纤光栅4和第2光纤光栅5表面做清洁处理后用磁控溅射的方法预镀一层铜或银膜，再电镀铜将镀层加厚；然后，将镀铜光纤穿过中心轴有孔的质量块5，将两个光纤光栅中间位置对准质量块5，用锡焊或钎焊方式将光纤与质量块5固定，张拉光纤两端，使用锡焊或钎焊方式将光纤与上光纤焊接固定端头3和下光纤焊接固定端头8固定，上光纤焊接固定端头3和下光纤焊接固定端头8是使用锡焊或激光焊接在机壳7上的，尾纤用不锈钢管与外接光缆(或其它光纤保护套管)紧固保护。

Claims (4)

1.光纤光栅加速度传感器的制作方法，传感器主要由两个串接的波长不同的第1光纤光栅(4)和第2光纤光栅(6)、质量块(5)和传感器外壳(7)组成，其特征在于：该传感器的制作方法是先在串接的第1光纤光栅(4)和第2光纤光栅(6)的光纤表面镀金属膜，并以表面镀金属膜光纤本身为弹性体，将质量块(5)焊接固定于镀有金属膜的第1光纤光栅(4)和第2光纤光栅(6)中间，光纤两端焊接固定在传感器外壳(7)上，尾纤用不锈钢管与外接光缆或光纤保护套管紧固保护，即可。
2.根据权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器的制作方法，其特征在于：所述的光纤表面镀金属膜，是通过磁控溅射镀膜在两个串接的第1光纤光栅(4)和第2光纤光栅(6)的光纤表面镀金属膜，然后，再利用电镀方式将镀金属膜层加厚。
3.根据权利要求2所述的光纤光栅加速度传感器的制作方法，其特征在于：所述的光纤表面镀金属膜，是光纤在表面做清洁处理后用磁控溅控溅射的方法预镀一层铜或银膜，再电镀铜将镀层加厚。
4.根据权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器的制作方法，其特征在于：光纤两端用锡焊或钎焊方式固定在传感器外壳(7)上。
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