CN103278182B - 一种光纤传感器的制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种光纤传感器的制作方法,所述光纤传感器包括基体、高分子凝胶和功能传感器，其制作方法包括以下步骤：a)将基体材料平铺于平板上，再将高分子凝胶对齐粘结于基体材料上；b)将功能传感器理顺后埋入基体材料中，再将基体材料平铺于功能传感器上，用调温电熨斗熨平；c)将熨平的光纤传感器放入平板硫化机中，在固化压力1~3MPa，热压温度105~180℃条件下热压2~4h；d)水冷至常温后取出。其中高分子凝胶通过不同浓度的N,N-亚甲基苯烯酰作为交联剂纳米TiO2复合制备，本发明合成操作简便易行，所制备的智能光纤材料具有良好的稳定性，和灵敏度。

Description

一种光纤传感器的制作方法
技术领域
该发明涉及一种传感器的制作方法，特别涉及一种光纤传感器的制作方法。
背景技术
近年来，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方(如高温区)，或者对人有害的地区(如核辐射区)，起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。
目前现有传统光纤传感器的抗电磁干扰、电绝缘性和耐腐蚀性等方面存在缺陷，并且还存在灵敏度不高和重量重体积大的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种光纤传感器的制作方法，采用该方法制作出来的光纤传感器具有抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、灵敏度高、重量轻、体积小和外形可变的优点。
技术方案：一种光纤传感器的制作方法,所述光纤传感器包括基体、高分子凝胶和功能传感器，其制作方法包括以下步骤：
a)将基体材料平铺于平板上，再将高分子凝胶对齐粘结于基体材料上；
b)将功能传感器理顺后埋入基体材料中，再将基体材料平铺于功能传感器上，用调温电熨斗熨平；
c)将熨平的光纤传感器放入平板硫化机中，在固化压力1～3MPa，热压温度105～180℃条件下热压2～4h；
d)水冷至常温后取出。
所述高分子凝胶的制作方法为：
1)对丙烯酰胺的单体进行纯化；
2)取丙烯酰胺单体(AAM)10～100g、引发剂过硫酸铵(APS)5～30g和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)10～60g溶于50～1000ml的水中，混匀后于65～105℃的环境下放置1～72h以上作为储备液；
3)往装有储备液的容器中通入1～90分钟的氮气以除去其中的氧气，加去离子水充分溶解；
4)加入等质量的纳米TiO2，将容器放入恒温水浴锅中40～95℃恒温聚合，1～72h恒温水浴后取出水凝胶，在50～95℃真空干燥10～72h。
丙烯酰胺的单体进行纯化的方法是将丙烯酰胺单体(AAM)于丙酮中回流过滤，热过滤，抽滤，真空干燥后再溶于水重结晶。
丙烯酰胺的单体进行纯化的方法是将丙烯酰胺单体(AAM)于丙酮中回流过滤，热过滤，抽滤，真空干燥后再溶于水重结晶。
所述基体材料为光纤电缆，电力电缆，通讯光纤中的一种或多种组合。
所述功能传感器为强度调制型传感器、偏振态调制型传感器、相位调制型传感器、频率调制型传感器的一种或多种组合。
有益效果：本发明方法制作的光纤传感器具有以下优点：1、抗电磁干扰，电绝缘，耐腐蚀，本周安全；2、灵敏度高；3、重量轻，体积小，外形可变；4、测量对象广泛，可以测试温度、压力、位移、电流、电压、振动等物理量；5、背衬介质影响小；6、便于复用，便于成网；7、成本低。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。
具体实施方式
实施例1
一种光纤传感器的制作方法,所述光纤传感器包括以光纤电缆为基体材料、高分子凝胶和调制型光纤传感器，其制作方法包括以下步骤：
a)将光纤电缆平铺于平板上，再将高分子凝胶对齐粘结于光纤电缆上；
b)将调制型光纤传感器理顺后埋入光纤电缆中，再将光纤电缆平铺于调制型光纤传感器上，用调温电熨斗熨平；
c)将熨平的光纤传感器放入平板硫化机中，在固化压力1MPa，热压温度105℃条件下热压2h；
d)水冷至常温后取出。
所述高分子凝胶的制作方法为：
1)对丙烯酰胺的单体进行纯化：将丙烯酰胺单体(AAM)于丙酮中回流过滤，热过滤，抽滤，真空干燥后再溶于水重结晶；
2)取丙烯酰胺单体(AAM)10g、引发剂过硫酸铵(APS)5g和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)10g溶于50ml的水中，混匀后于65℃的环境下放置1h以上作为储备液；
3)往装有储备液的容器中通入1分钟的氮气以除去其中的氧气，加去离子水充分溶解；
4)加入等质量的纳米TiO2，将容器放入恒温水浴锅中40℃恒温聚合，1h恒温水浴后取出水凝胶，在50℃真空干燥10h。
4)加入等质量的纳米TiO2，将容器放入恒温水浴锅中40℃恒温聚合，1h恒温水浴后取出水凝胶，在50℃真空干燥10h。
实施例2
一种光纤传感器的制作方法,所述光纤传感器包括以电力电缆为基体材料、高分子凝胶和频率调制型光纤传感器，其制作方法包括以下步骤：
a)将电力电缆平铺于平板上，再将高分子凝胶对齐粘结于电力电缆上；
b)将频率调制型光纤传感器理顺后埋入电力电缆中，再将电力电缆平铺于频率制型光纤传感器上，用调温电熨斗熨平；
c)将熨平的光纤传感器放入平板硫化机中，在固化压力3MPa，热压温度180℃条件下热压4h；
d)水冷至常温后取出
所述高分子凝胶的制作方法为：
1)对丙烯酰胺的单体进行纯化：将丙烯酰胺单体(AAM)于丙酮中回流过滤，热过滤，抽滤，真空干燥后再溶于水重结晶；
2)取丙烯酰胺单体(AAM)100g、引发剂过硫酸铵(APS)30g和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)60g溶于1000ml的水中，混匀后于105℃的环境下放置72h以上作为储备液；
3)往装有储备液的容器中通入90分钟的氮气以除去其中的氧气，加去离子水充分溶解；
4)加入等质量的纳米TiO2，将容器放入恒温水浴锅中95℃恒温聚合，72h恒温水浴后取出水凝胶，在95℃真空干燥72h。
实施例3
一种光纤传感器的制作方法,所述光纤传感器包括以通讯电缆为基体材料、高分子凝胶和相位调制型光纤传感器，其制作方法包括以下步骤：
a)将通讯电缆平铺于平板上，再将高分子凝胶对齐粘结于通讯电缆上；
b)将相位调制型光纤传感器理顺后埋入通讯电缆中，再将通讯电缆平铺于相位制型光纤传感器上，用调温电熨斗熨平；
b)将相位制型光纤传感器理顺后埋入通讯电缆中，再将通讯电缆平铺于相位调制型光纤传感器上，用调温电熨斗熨平；
c)将熨平的光纤传感器放入平板硫化机中，在固化压力1.01MPa，热压温度135℃条件下热压2.5h；
d)水冷至常温后取出
所述高分子凝胶的制作方法为：
1)对丙烯酰胺的单体进行纯化：将丙烯酰胺单体(AAM)于丙酮中回流过滤，热过滤，抽滤，真空干燥后再溶于水重结晶；
2)取丙烯酰胺单体(AAM)45g、引发剂过硫酸铵(APS)20g和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)10g溶于200ml的水中，混匀后于65℃的环境下放置48h以上作为储备液；
3)往装有储备液的容器中通入60分钟的氮气以除去其中的氧气，加去离子水充分溶解；
4)加入等质量的纳米TiO2，将容器放入恒温水浴锅中85℃恒温聚合，24h恒温水浴后取出水凝胶，在50℃真空干燥10h。
实施例4
一种光纤传感器的制作方法,所述光纤传感器包括以通讯电缆为基体材料、高分子凝胶和相位调制型光纤传感器，其制作方法包括以下步骤：
a)将通讯电缆平铺于平板上，再将高分子凝胶对齐粘结于通讯电缆上；
b)将相位制型光纤传感器理顺后埋入通讯电缆中，再将通讯电缆平铺于相位制型光纤传感器上，用调温电熨斗熨平；
c)将熨平的光纤传感器放入平板硫化机中，在固化压力2.5MPa，热压温度145℃条件下热压3h；
d)水冷至常温后取出
所述高分子凝胶的制作方法为：
1)对丙烯酰胺的单体进行纯化：将丙烯酰胺单体(AAM)于丙酮中回流过滤，热过滤，抽滤，真空干燥后再溶于水重结晶；
2)取丙烯酰胺单体(AAM)30g、引发剂过硫酸铵(APS)10g和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)50g溶于800ml的水中，混匀后于100℃的环境下放置2h以上作为储备液；
3)往装有储备液的容器中通入10分钟的氮气以除去其中的氧气，加去离子水充分溶解；
4)加入等质量的纳米TiO2，将容器放入恒温水浴锅中90℃恒温聚合，48h恒温水浴后取出水凝胶，在50℃真空干燥24h。

Claims (5)

1.一种光纤传感器的制作方法,其特征在于，所述光纤传感器包括基体、高分子凝胶和功能传感器，其制作方法包括以下步骤：
a)将基体材料平铺于平板上，再将高分子凝胶对齐粘结于基体材料上；
b)将功能传感器理顺后埋入基体材料中，再将基体材料平铺于功能传感器上，用调温电熨斗熨平；
c)将熨平的光纤传感器放入平板硫化机中，在固化压力1～3MPa，热压温度105～180℃条件下热压2～4h；
d)水冷至常温后取出。
2.根据权利要求1所述的光纤传感器的制作方法，其特征在于：所述高分子凝胶的制作方法为：
A、对丙烯酰胺的单体进行纯化；
B、取丙烯酰胺单体(AAM)10～100g、引发剂过硫酸铵（APS）5～30g和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）10～60g溶于50～1000ml的水中，混匀后于65～105℃的环境下放置1～72h作为储备液；
C、往装有储备液的容器中通入1～90分钟的氮气以除去其中的氧气，加去离子水充分溶解；
D、加入等质量的纳米TiO2，将容器放入恒温水浴锅中40～95℃恒温聚合，1～72h恒温水浴后取出水凝胶，在50～95℃真空干燥10～72h。
3.根据权利要求2所述的光纤传感器的制作方法，其特征在于：丙烯酰胺的单体进行纯化的方法是将丙烯酰胺单体(AAM)于丙酮中回流过滤，热过滤，抽滤，真空干燥后再溶于水重结晶。
4.根据权利要求1所述的光纤传感器的制作方法，其特征在于：所述基体材料为光纤电缆，电力电缆，通讯光纤中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的光纤传感器的制作方法，其特征在于：所述功能传感器为强度调制型传感器、偏振态调制型传感器、相位调制型传感器、频率调制型传感器的一种或多种组合。
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