CN103675929A - 一种光纤传感器敏感部件制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤传感器敏感部件制备方法。本发明将敏感光纤通过悬垂一段时间去除了外扭转应力，并通过一种粘合剂固定于扁形加强件基体内，保证了较高的地磁场测量精度；敏感部件结构简单，工艺步骤少，可操作性强；采用高硬度抗弯折PVC材料作为敏感部件的线缆护套，保证了敏感部件的直线型特点，有利于地磁场的测量；敏感部件进行工艺振动，可以使敏感光纤在粘合到加强件基体过程中的局部大应力得到释放，同时使敏感光纤的应力均匀化，保证敏感部件在后续使用中的稳定性。

Description

一种光纤传感器敏感部件制备方法

技术领域

本发明涉及一种光纤传感器敏感部件制备方法，特别是一种用于反射式光纤地磁传感器敏感部件的制备方法，属于敏感器设计技术领域。

背景技术

反射式光纤地磁传感器是一种基于法拉第磁光效应的光电传感器，与反射式光纤电流传感器检测原理类似，只是敏感部分的形状不同。反射式光纤电流传感器的敏感部分一般为闭合的敏感线圈，由安培环路定理可知，环路下的法拉第磁光旋转角与穿过闭合环路的电流成正比，通过检测磁光旋转角可获知电流大小。而反射式光纤地磁传感器测量的地磁场一般为较均匀的微弱磁场（除地球两极附近及地球某些强磁场区域外），对于观测者来说，其磁力线呈直线型，要求反射式光纤地磁传感器的敏感部分以相当细长的形式沿磁场延伸，即敏感部分要有利于呈直线型；同时，由于地磁场比较微弱，要保证地磁场测量的精度，要求敏感部分减小内应力且不容易受到外应力的影响。

2007年公开号为CN1954218A的专利“光纤传感器和电流或磁场传感器”公开了一种光纤电流或磁场传感器敏感线圈的结构，其采用柔性可变形支持体，特征是在保证精度的前提下，敏感线圈可进行反复地拆除和改变形状，具有一定的柔软度；但由于地磁场测量需要直线型且具有一定硬度和抗弯性的敏感部件，因此，该结构并不适用于地磁场的测量。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种光纤传感器敏感部件制备方法，采用该方法制备的敏感部件稳定性好、保证地磁场测量精度、直线型、具有一定硬度、抗弯性能好。

本发明的技术解决方案是：一种光纤传感器敏感部件制备方法，其特征在于步骤如下：

（1）采用混合纤维材料制备扁形加强件基体（2），在扁形加强件基体（2）中心位置沿基体轴向加工有沟槽（3）；

（2）将敏感光纤（4）套入直径小于反射镜（6）横截面宽度的毛细管（7），然后利用保偏光纤熔接机将敏感光纤（4）的一端与保偏光纤（8）通过λ/4波片（5）连接，敏感光纤（4）的另一端与反射镜（6）相连，用粘合剂（9）将λ/4波片（5）固定在沟槽（3）的一端；

（3）将扁形加强件基体（2）垂直地面固定，使敏感光纤（4）自然悬垂一段时间后，在加强件沟槽（3）另一端采用粘合剂（9）将反射镜（6）固定，然后沿毛细管（7）沿线均匀涂上粘合剂（9）固定敏感光纤（4）；

（4）最后在扁形加强件基体（2）上包塑一层线缆护套（10），并通过振动释放敏感光纤（4）上的应力，使敏感光纤（4）的状态达到稳定。

扁形加强件基体采用聚酯芳纶丝纤维、玻璃纤维或超高模量聚乙烯纤维中的一种或几种。

扁形加强件基体采用混合纤维材料经高聚酯复合液或紫外光复合液浸渍后进入扁形模具挤压拉伸而成。

沟槽的横截面为梯形或矩形，槽深5～10mm，槽宽5～10mm。

毛细管采用聚四氟乙烯、聚四氟乙丙烯或PVC材料制成。

粘合剂采用光纤膏或硅橡胶。

线缆护套采用PVC材料。

步骤（5）中的振动频率为1～5kHz，且总均方根加速度不小于1g。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）敏感光纤通过悬垂一段时间去除了外扭转应力，并通过一种粘合剂固定于扁形加强件基体内，保证了较高的地磁场测量精度；

（2）敏感部件结构简单，工艺步骤少，可操作性强；

（3）采用高硬度抗弯折PVC材料作为敏感部件的线缆护套，保证了敏感部件的直线型特点，有利于地磁场的测量；

（4）对敏感部件进行工艺振动，可以使敏感光纤在粘合到加强件基体过程中的局部大应力得到释放，同时使敏感光纤的应力均匀化，保证敏感部件在后续使用中的稳定性。

附图说明

图1为本发明方法制备的敏感部件纵截面示意图；

图2为本发明方法制备的敏感部件横截面示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种光纤传感器敏感部件制备方法，步骤如下：

（1）采用混合纤维材料制备扁形加强件基体2，在扁形加强件基体2中心位置沿基体轴向加工有沟槽3；具体是：采用芳纶丝纤维经高聚酯复合液浸渍后进入扁形模具经挤压拉伸而制成扁形加强件基体2，在加强件基体中心位置沿基体轴向加工一直线沟槽3，其径向截面为梯形或矩形，槽深5～10mm，槽宽5～10mm，一般选择槽深6mm，槽宽6mm。

（2）将敏感光纤4套入直径小于反射镜6横截面宽度的毛细管7，然后利用保偏光纤熔接机将敏感光纤4的一端与保偏光纤8通过λ/4波片5连接，敏感光纤4的另一端与反射镜6相连，用粘合剂9将λ/4波片5固定在沟槽3的一端；具体是：使用出口较小的注射器将GD414橡胶涂于沟槽3靠近顶端的地方，厚度1～2mm，将1/4波片5端粘接在GD414橡胶处一段时间；

（3）将扁形加强件基体2垂直地面固定，敏感光纤4的反射镜6端自然下垂一段时间，具体时间放置1小时以上，进行敏感光纤4去扭转，以释放应力；

（4）在加强件沟槽3另一端采用粘合剂9将反射镜6固定，然后沿毛细管7沿线均匀涂上粘合剂9固定敏感光纤4；具体是在加强件基体2的沟槽3底端，用GD414橡胶将反射镜6固定一段时间后，将加强件基体2水平放置，并沿毛细管7均匀涂上GD414橡胶静置一段时间。

（5）最后在扁形加强件基体2上包塑一层线缆护套10，并通过振动释放敏感光纤4上的应力，使敏感光纤4的状态达到稳定。具体是：对敏感部件进行总均方根加速度不小于1g随机振动，振动频率为1～5kHz，当振动总均方根加速度为3g时，振动时间约5分钟，以释放粘接过程中引入的局部应力。

扁形加强件基体2采用聚酯芳纶丝纤维、玻璃纤维或超高模量聚乙烯纤维中的一种或几种。扁形加强件基体2采用混合纤维材料经高聚酯复合液或紫外光复合液浸渍后进入扁形模具挤压拉伸而成。

沟槽3的横截面为梯形或矩形，槽深5～10mm，槽宽5～10mm。

毛细管7采用聚四氟乙烯、聚四氟乙丙烯或PVC材料制成。

粘合剂9采用光纤膏或硅橡胶。

线缆护套10采用PVC材料。

步骤（5）中的振动频率为1～5kHz，且总均方根加速度不小于1g。

本发明说明书中未详细描述的内容属于本领域技术人员公知技术。

Claims (8)

1.一种光纤传感器敏感部件制备方法，其特征在于步骤如下：

（1）采用混合纤维材料制备扁形加强件基体（2），在扁形加强件基体（2）中心位置沿基体轴向加工有沟槽（3）；

（2）将敏感光纤（4）套入直径小于反射镜（6）横截面宽度的毛细管（7），然后利用保偏光纤熔接机将敏感光纤（4）的一端与保偏光纤（8）通过λ/4波片（5）连接，敏感光纤（4）的另一端与反射镜（6）相连，用粘合剂（9）将λ/4波片（5）固定在沟槽（3）的一端；

（3）将扁形加强件基体（2）垂直地面固定，使敏感光纤（4）自然悬垂一段时间后，在加强件沟槽（3）另一端采用粘合剂（9）将反射镜（6）固定，然后沿毛细管（7）沿线均匀涂上粘合剂（9）固定敏感光纤（4）；

（4）最后在扁形加强件基体（2）上包塑一层线缆护套（10），并通过振动释放敏感光纤（4）上的应力，使敏感光纤（4）的状态达到稳定。

2.根据权利要求1所述的一种光纤传感器敏感部件制备方法，其特征在于：所述扁形加强件基体（2）采用聚酯芳纶丝纤维、玻璃纤维或超高模量聚乙烯纤维中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的一种光纤传感器敏感部件制备方法，其特征在于：所述扁形加强件基体（2）采用混合纤维材料经高聚酯复合液或紫外光复合液浸渍后进入扁形模具挤压拉伸而成。

4.根据权利要求1所述的一种光纤传感器敏感部件制备方法，其特征在于：所述沟槽（3）的横截面为梯形或矩形，槽深5～10mm，槽宽5～10mm。

5.根据权利要求1所述的一种光纤传感器敏感部件制备方法，其特征在于：所述毛细管（7）采用聚四氟乙烯、聚四氟乙丙烯或PVC材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种光纤传感器敏感部件制备方法，其特征在于：所述粘合剂（9）采用光纤膏或硅橡胶。

7.根据权利要求1所述的一种光纤传感器敏感部件制备方法，其特征在于：所述线缆护套（10）采用PVC材料。

8.根据权利要求1所述的一种光纤传感器敏感部件制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中的振动频率为1～5kHz，且总均方根加速度不小于1g。

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