CN105319425B - 一种全光纤四分之一波片的封装方法 - Google Patents

一种全光纤四分之一波片的封装方法 Download PDF

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本发明属于涉及光纤电流互感器技术领域，具体涉及一种全光纤四分之一波片的封装方法。本发明针对光纤电流互感器实际应用状况，通过合理的三层封装工艺，给出制作工艺流程，以满足光纤电流互感器的使用要求。这种全光纤四分之一波片封装方法具有结构简单、体积小、密封性好、可靠性高、长期使用稳定的突出优点，使得此种波片在光纤电流互感器中的应用中可完全取代晶体式四分之一波片，成为高精度、高稳定性、高可靠性光纤电流互感器核心部件。

Description

一种全光纤四分之一波片的封装方法
技术领域
本发明属于光纤电流互感器技术领域，具体涉及一种全光纤四分之一波片的封装方法。
背景技术
光纤电流互感器是替代传统电流互感器的理想产品，具有绝缘性好、无磁饱和及安全性高等特点，是我国智能电网发展规划中首选方案，在新一代智能化变电站中具有无可替代的地位和广阔的市场前景。光纤电流互感器的主要工作原理是利用磁光材料的法拉第效应。利用交变电流产生的磁场，对光纤中两束传输方向相反的圆偏振光作用，使其电场方向发生旋转，等效于时间上的相移，并通过相移检出待测电流。
目前国内外光纤电流互感器采用的主流设计方案是直波导反射式，其中光学传感部分敏感导线中的电流并将它转换成干涉光的相位信息，构成包括四分之一波片、传感环圈、端面反射镜，四分之一波片的作用在于将两束线偏振光转换成旋向相同的圆偏振光，是整个光路中至关重要的关键器件，基本上，其性能决定了光纤电流互感器光信号的传感测量精度。
现有四分之一波片的种类很多，但能适用于光纤电流互感器的却很少，如晶体式四分之一波片与光纤连接难度大，且体积大，难以接入传感头并进行工程化安装；通过加热扭转光纤达到四分之一波片效果的技术方案则需要复杂的设备，操作难度大，同时长期使用后应力释放，最终导致失效，所以实用性不强。通过长期摸索，由光纤切割、熔接制作的全光纤四分之一波片，结构如图1所示，因其结构简单、紧凑，体积小，重量轻，制备过程简单，操作简易，得到的波片质量好，受到各光纤电流互感器生产厂家的青睐。全光纤四分之一波片作为光纤电流互感器主要光学器件，常年工作在恶劣的自然环境中，其性能易受湿热的影响。为保证其工作的长期稳定性、可靠性及器件强度，需采用适当的封装方法。
目前行业内尚无一个公认有效的全光纤四分之一波片的封装方法，如何进行全光纤四分之一波片封装才能保证波片体积适宜、性能稳定可靠是使用光纤电流互感器亟待解决的关键问题之一。
因此，亟需研制一种全光纤四分之一波片的封装方法，从而在保证波片体积适宜、性能稳定可靠的情况下使用光纤电流互感器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种全光纤四分之一波片的封装方法，针对光纤电流互感器实际应用状况，通过合理的三层封装工艺，以满足光纤电流互感器的使用要求。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种全光纤四分之一波片的封装方法，包括以下步骤：
(1)将全光纤四分之一波片水平安放在开槽的石英片的中间位置，石英片左右端预留同等距离；
(2)在距全光纤四分之一波片左右两端距离各1～1.5mm处，涂第一种光纤固定胶，加热固化后静置；
第一种光纤固定胶为按1：1比例掺杂石英粉的353ND胶，点胶位置与四分之一波片左右两端距离各为1～2mm，加热固化温度为120℃，固化时间为5分钟，固化后净置10分钟；
(3)将步骤(2)得到的石英片套入石英毛细管中，在石英毛细管两边端口处涂第二种光纤固定胶，加热固化后静置；
第二种光纤固定胶为按1：2比例掺杂石英粉的353ND胶，点胶将管口密封，加热固化温度150℃，固化时间5分钟，固化后净置10分钟；
(4)将步骤(3)得到的石英毛细管放入高温烘干箱烘干后静置；
(5)将步骤(4)得到的石英毛细管套入热缩管中，加热密封后净置；
(6)将步骤(5)得到的塑封石英管表面均匀涂上封装胶，外用钢化玻璃管套住；
(7)将步骤(6)得到的四分之一波片置于温箱内进行温度循环；
温度变化范围为：在3℃/min的变温速率下进行从-50℃～+80℃的温度循环，温度从-50℃到+80℃再到-50℃为一个循环，共运行30个循环；
(8)步骤(7)结束后将四分之一波片净置后使用。
进一步的，如上所述的一种全光纤四分之一波片的封装方法，所述步骤(1)～(3)在30～40倍显微镜下进行。
进一步的，如上所述的一种全光纤四分之一波片的封装方法，所述石英片上开槽的形状为以下两种形状之一：梯形、U形。
进一步的，如上所述的一种全光纤四分之一波片的封装方法，所述步骤(4)中，烘干温度80℃，烘干时间为24小时，烘干后净置24小时。
进一步的，如上所述的一种全光纤四分之一波片的封装方法，所述步骤(5)中，用热风枪加热密封，密封后静置10分钟。
进一步的，如上所述的一种全光纤四分之一波片的封装方法，所述步骤(6)中，封装胶为704胶。
进一步的，如上所述的一种全光纤四分之一波片的封装方法，所述步骤(8)中，将四分之一波片净置24小时后使用。
本发明提出的全光纤四分之一波片封装方法具有结构简单、体积小、密封性好、可靠性高、长期使用稳定的突出优点，使得此种波片在光纤电流互感器中的应用中可完全取代晶体式四分之一波片，成为高精度、高稳定性、高可靠性光纤电流互感器核心部件。
附图说明
图1为全光纤四分之一波片结构示意图。
图2为全光纤四分之一波片封装结构示意图。
图中：1传输光纤，2热缩管，3封装胶，4钢化玻璃管，5第二种光纤固定胶，6石英片，7第一种光纤固定胶，8熔点，9全光纤四分之一波片，10石英毛细管，11传感光纤。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案进行进一步详细说明。
如图2所示，本发明光纤端面反射镜的封装结构示意图。本发明所述全光纤四分之一波片的封装工艺方法主要包括如下步骤：
(1)将全光纤四分之一波片水平安放在开槽的石英片的中间位置，石英片左右端预留同等距离；
在本实施例中，石英片上开槽的形状为以下两种形状之一：梯形、U形。
(2)在距全光纤四分之一波片左右两端距离各1～1.5mm处，涂第一种光纤固定胶，加热固化后静置；可多次点胶，涂满间隙后用加热装置对胶加热固化，第一种光纤固定胶为按1：1比例掺杂石英粉的353ND胶，点胶位置与四分之一波片左右两端距离各为1～2mm，加热固化温度为120℃，固化时间为5分钟，固化后净置10分钟；
(3)将步骤(2)得到的石英片套入石英毛细管中，在石英毛细管两边端口处涂第二种光纤固定胶，加热固化后静置；
第二种光纤固定胶为按1：2比例掺杂石英粉的353ND胶，点胶将管口密封，光纤周围的胶要细心涂满，可多次点胶，不要有空洞；加热固化温度150℃，固化时间5分钟，固化后净置10分钟；
(4)将步骤(3)得到的石英毛细管放入高温烘干箱烘干后静置；
在本实施例中，所述步骤(1)～(3)在30～40倍显微镜下进行。步骤(3)中的烘干温度为80℃，烘干时间为24小时，烘干后净置24小时。
(5)将步骤(4)得到的石英毛细管套入热缩管中，加热密封后净置；
用热风枪加热密封，密封后静置10分钟。
(6)将步骤(5)得到的塑封石英管表面均匀涂上封装胶，外用钢化玻璃管套住；
在本实施例中，封装胶为704胶。
(7)将步骤(6)得到的四分之一波片置于温箱内进行温度循环；
温度变化范围为：在3℃/min的变温速率下进行从-50℃～+80℃的温度循环，温度从-50℃到+80℃再到-50℃为一个循环，共运行30个循环；
(8)步骤(7)结束后将四分之一波片净置24小时后使用。
最后在塑封石英毛细管10表面均匀涂上一层封装胶3，钢化玻璃管4慢慢地移动，套住毛细管10，边套边添胶，最后用704胶完全封住钢化玻璃管3两端。完全封装好的四分之一波片置于温箱内，在3℃/min的变温速率下进行-50℃～+80℃的温度循环，温度从低温到高温再到低温为一个循环，共运行30个循环。结束后将封装好的全光纤四分之一波片净置24小时再使用。

Claims (7)

1.一种全光纤四分之一波片的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将全光纤四分之一波片水平安放在开槽的石英片的中间位置，石英片左右端预留同等距离；
(2)在距全光纤四分之一波片左右两端距离各1～1.5mm处，涂第一种光纤固定胶，加热固化后静置；
第一种光纤固定胶为按1：1比例掺杂石英粉的353ND胶，点胶位置与四分之一波片左右两端距离各为1～2mm，加热固化温度为120℃，固化时间为5分钟，固化后静置10分钟；
(3)将步骤(2)得到的石英片套入石英毛细管中，在石英毛细管两边端口处涂第二种光纤固定胶，加热固化后静置；
第二种光纤固定胶为按1：2比例掺杂石英粉的353ND胶，点胶将管口密封，加热固化温度150℃，固化时间5分钟，固化后静置10分钟；
(4)将步骤(3)得到的石英毛细管放入高温烘干箱烘干后静置；
(5)将步骤(4)得到的石英毛细管套入热缩管中，加热密封后静置；
(6)将步骤(5)得到的塑封石英管表面均匀涂上封装胶，外用钢化玻璃管套住；
(7)将步骤(6)得到的四分之一波片置于温箱内进行温度循环；
温度变化范围为：在3℃/min的变温速率下进行从-50℃～+80℃的温度循环，温度从-50℃到+80℃再到-50℃为一个循环，共运行30个循环；
(8)步骤(7)结束后将四分之一波片静置后使用。
2.如权利要求1所述的一种全光纤四分之一波片的封装方法，其特征在于：所述步骤(1)～(3)在30～40倍显微镜下进行。
3.如权利要求1所述的一种全光纤四分之一波片的封装方法，其特征在于：所述石英片上开槽的形状为以下两种形状之一：梯形、U形。
4.如权利要求1所述的一种全光纤四分之一波片的封装方法，其特征在于：所述步骤(4)中，烘干温度80℃，烘干时间为24小时，烘干后静置24小时。
5.如权利要求1所述的一种全光纤四分之一波片的封装方法，其特征在于：所述步骤(5)中，用热风枪加热密封，密封后静置10分钟。
6.如权利要求1所述的一种全光纤四分之一波片的封装方法，其特征在于：所述步骤(6)中，封装胶为704胶。
7.如权利要求1所述的一种全光纤四分之一波片的封装方法，其特征在于：所述步骤(8)中，将四分之一波片静置24小时后使用。
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