CN105403324A - 一种光纤光栅温度传感器的封装装置 - Google Patents

一种光纤光栅温度传感器的封装装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光纤光栅温度传感器的封装装置，包括基体、基体壳和光纤光栅，基体沿其轴向中心设置有中心槽，中心槽的两端分别设置有光纤光栅粘贴槽，基体上相对中心槽两侧边缘分别对称设置有第一双曲面和第二双曲面，且第一双曲面和第二双曲面的中心沿垂直于基体轴向的方向分别设置有基体粘贴面；基体壳上设置有与基体粘贴面配合粘贴的基体壳粘贴槽，以及分别与第一双曲面和第二双曲面配合连接的第三双曲面和第四双曲面；光纤光栅粘贴在基体的中心槽中，粘贴位置在光纤光栅粘贴槽处，基体与基体壳通过各个双曲面过盈配合连接，基体粘贴面粘贴在基体壳粘贴槽上。本发明保证光纤光栅温度传感器灵敏度高、温度测量范围广。

Description

一种光纤光栅温度传感器的封装装置
技术领域
本发明涉及光纤光栅封装装置领域，具体涉及一种光纤光栅温度传感器的封装装置。
背景技术
现有的电子类温度传感器具有采集精度低、易受电磁干扰、稳定性差以及信号传输损耗大等特点，以至于不能正常地在恶劣环境下使用。光纤光栅温度传感器具有抗电磁干扰能力强、化学性能稳定耐腐蚀、传输损耗小、传输容量大等特点，可以在较强电磁场、腐蚀等恶劣环境下或特殊环境中使用。但是，目前的大多数光纤光栅温度传感器灵敏度不够，温度测量范围小。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有光纤光栅温度传感器存在的上述不足之处，提供一种灵敏度高、温度测量范围广的光纤光栅温度传感器的封装装置。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
光纤光栅温度传感器的封装装置，包括基体、基体壳和光纤光栅，所述光纤光栅粘贴到基体的轴向中心，基体壳与基体过盈配合连接。
按上述方案，所述基体沿其轴向中心设置有中心槽，中心槽的两端分别设置有光纤光栅粘贴槽，基体上相对中心槽两侧边缘分别对称设置有第一双曲面和第二双曲面，且第一双曲面和第二双曲面的中心沿垂直于基体轴向的方向分别设置有基体粘贴面；所述基体壳上设置有与基体粘贴面配合粘贴的基体壳粘贴槽，以及分别与第一双曲面和第二双曲面配合连接的第三双曲面和第四双曲面；所述光纤光栅粘贴在基体的中心槽中，粘贴位置在光纤光栅粘贴槽处，基体的第一双曲面和第二双曲面分别与基体壳的第三双曲面和第四双曲面过盈配合连接，基体粘贴面粘贴在基体壳粘贴槽上。
按上述方案，所述基体与基体壳均选择金属材料，且基体的热膨胀系数大于基体壳的热膨胀系数。
本发明的工作原理：利用金属体的受热膨胀原理所产生的力，从而形成基体与基体壳之间的相互契紧力，对于热膨胀系数较大的基体材料，由于其膨胀系数较大，所以基体结构的变形较大，对于热膨胀系数较小的基体壳材料，由于其膨胀系数较小，所以基体壳的结构变形较小，并且由于基体与基体壳所形成的双曲面形的配合结构，从而使得基体在受热膨胀过程中产生的挤压力施加在基体壳上，由于两者之间力的相互作用，一方面这种挤压力的分布是中心对称且合力是指向两端的，挤压力将使得基体向两端延伸，另一方面基体本身的受热膨胀也将向两端延伸，这样一来，基体总的应变，将是挤压变形和受热变形同时作用的效果。
本发明的有益效果在于：采用材料受热膨胀时产生的挤压变形和受热变形同时作用于基体材料的原理，从而使得基体向两端延伸，增大了基体在轴向的延长量；灵敏度高、温度测量范围广。
附图说明
图1是本发明光纤光栅温度传感器的封装装置的整体结构示意图；
图2是基体的三维图；
图3是基体壳的三维图；
图中，1-基体，2-基体壳，3-光纤光栅，11-第一双曲面，12-基体上的中心槽，13光纤光栅粘贴槽，14-第二双曲面，15-基体粘贴面，21-基体壳粘贴槽，22-第三双曲面，23-第四双曲面。
具体实施方式
下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
参照图1所示，本发明所述的光纤光栅温度传感器的封装装置，包括基体1、基体壳2和光纤光栅3，光纤光栅3粘贴到基体1的轴向中心，基体壳2与基体1过盈配合连接。
参照图2所示，基体1沿其轴向中心设置有中心槽12，中心槽12的两端分别设置有光纤光栅粘贴槽13，基体1上相对中心槽12两侧边缘分别对称设置有第一双曲面11和第二双曲面14，且第一双曲面11和第二双曲面14的中心沿垂直于基体1轴向的方向分别设置有基体粘贴面15；参照图3所示，基体壳2上设置有与基体粘贴面15配合粘贴的基体壳粘贴槽21，以及分别与第一双曲面11和第二双曲面14配合连接的第三双曲面22和第四双曲面23；光纤光栅3通过胶体粘贴在基体1的中心槽12中，粘贴位置在光纤光栅粘贴槽13处，基体1的第一双曲面11和第二双曲面14分别与基体壳2的第三双曲面22和第四双曲面23过盈配合连接，基体粘贴面15粘贴在基体壳粘贴槽21上。
所述基体1与基体壳2采用两种不同的材料所设计的特殊装配结构，其中基体1选择热膨胀系数较大的金属材料，基体壳2选择热膨胀系数较小的金属材料。
在本发明中所述的光纤光栅温度传感器，是由光纤光栅以及两种不同热膨胀系数的金属材料封装而成，当该光纤光栅温度传感器用于测量温度时，利用金属体的受热膨胀原理所产生的力，从而形成基体1与基体壳2之间的相互契紧力，对于热膨胀系数较大的基体1，由于其膨胀系数较大，所以基体1结构的变形较大，对于热膨胀系数较小的基体壳2，由于其膨胀系数较小，所以基体壳2的结构变形较小，并且由于基体1与基体壳2所形成的双曲面形的配合结构，从而使得基体1在受热膨胀过程中基体1上的第一双曲面11和第二双曲面14产生的挤压力施加在基体壳2上的第三双曲面22和第四双曲面23上，由于两者之间力的相互作用，一方面这种挤压力的分布是中心对称且合力是指向两端的，挤压力将使得基体1向两端延伸，另一方面基体1本身的受热膨胀也将向两端延伸，这样一来，基体1总的应变，将是挤压变形和受热变形同时作用的效果，所以这种采用材料受热膨胀时产生的挤压变形和受热变形同时作用于基体1的原理，从而使得基体1向两端延伸，增大了基体1在轴向的延长量，这种特殊的结构设计，增大了光纤光栅温度传感器的灵敏度，扩大了温度的测量范围。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种光纤光栅温度传感器的封装装置，其特征在于：包括基体(1)、基体壳(2)和光纤光栅(3)，所述光纤光栅(3)粘贴到基体(1)的轴向中心，基体壳(2)与基体(1)过盈配合连接。
2.如权利要求1所述的光纤光栅温度传感器的封装装置，其特征在于：所述基体(1)沿其轴向中心设置有中心槽(12)，中心槽(12)的两端分别设置有光纤光栅粘贴槽(13)，基体(1)上相对中心槽(12)两侧边缘分别对称设置有第一双曲面(11)和第二双曲面(14)，且第一双曲面(11)和第二双曲面(14)的中心沿垂直于基体(1)轴向的方向分别设置有基体粘贴面(15)；所述基体壳(2)上设置有与基体粘贴面(15)配合粘贴的基体壳粘贴槽(21)，以及分别与第一双曲面(11)和第二双曲面(14)配合连接的第三双曲面(22)和第四双曲面(23)；所述光纤光栅(3)粘贴在基体(1)的中心槽(12)中，粘贴位置在光纤光栅粘贴槽(13)处，基体(1)的第一双曲面(11)和第二双曲面(14)分别与基体壳(2)的第三双曲面(22)和第四双曲面(23)过盈配合连接，基体粘贴面(15)粘贴在基体壳粘贴槽(21)上。
3.如权利要求1或2所述的光纤光栅温度传感器的封装装置，其特征在于：所述基体(1)与基体壳(2)均选择金属材料，且基体(1)的热膨胀系数大于基体壳(2)的热膨胀系数。
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