CN110672197B - 一种光纤光栅传感器制作方法及其传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光纤光栅传感器制作方法，包括以下步骤：S1：在惯性元件轴向和径向上分别开设导线孔和流胶孔；S2：将惯性元件置于壳体内部凹槽中，保证导线孔与壳体轴向一致、流胶孔位于惯性元件的顶部；S3：固定惯性元件；S4：将光纤穿过导线孔，并使得左光栅和右光栅分别处于惯性元件的左右两侧；S5：通过胶水将光纤的两端固定，同时在流胶孔内注入胶水，将惯性元件固定在左光栅和右光栅的中间。本发明通过设置限位螺钉，在制作过程中先固定惯性元件，可以更好的保证惯性元件居中，保证惯性元件与光纤同轴，有效避免了在制作过程中光纤的弯曲和折断。

Description

一种光纤光栅传感器制作方法及其传感器
技术领域
本发明涉及光纤光栅传感器制作技术领域，具体为一种光纤光栅传感器制作方法。
背景技术
光纤光栅作为一种波长器件，在光通信和传感领域具有广泛的应用前景，以波长为检测对象可实现诸多物理量的测量。而FBG加速度检波技术是近几年的一个非常热门的研究方向，其本质是实现对振动信号的加速度、振动幅值以及振动频率等基本物理量的测量。当被测物体发生振动时，引起传感器内惯性元件的振动，在惯性元件的惯性力作用下，与惯性元件联接的光栅产生拉伸和压缩，光栅测量运动方向上的振动信号，实现振动信号检测和解释。
专利“一种利用横向力改变绳的应变的方法和其在光纤光栅加速度计中的应用”(专利号：ZL201310415482.2，发明人：李阔)和论文“Biaxial fiber Bragg gratingaccelerometer using axial and transverse forces”(Kuo Li et al,IEEE PhotonicsTechnology Letters,vol.26,no.15,pp.1549-1552,2014)都使用了双光栅，并将惯性元件固定在两段光栅的中间的光纤上，实现了双轴测量。但是，在类似结构中，由于惯性元件没有固定装置，光纤光栅传感器在生产过程中，惯性元件容易偏离中心位置。因为惯性元件居中度比较差，其到两侧的距离也差别较大。它向短侧的距离限制了它的最大量程；向长侧的距离，才能实现限位保护。因此这对实现最大量程和限位保护都不利。原有技术中，惯性元件还可能和光纤方向不平行；这严重影响传感器的性能，严重缩小了传感器的量程，并可能使光纤产生扭曲，从而折断。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光纤光栅传感器制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光纤光栅传感器制作方法，包括以下步骤：
S1：在惯性元件轴向和径向上分别开设导线孔和流胶孔；
S2：将惯性元件置于壳体内部凹槽中，保证导线孔与壳体轴向一致、流胶孔位于惯性元件的顶部；
S3：固定惯性元件；
S4：将光纤穿过导线孔，并使得左光栅和右光栅分别处于惯性元件的左右两侧；
S5：通过胶水将光纤的两端固定，同时在流胶孔内注入胶水，将惯性元件固定在左光栅和右光栅的中间。
优选的，所述步骤S3中还包括以下步骤：
S31：在壳体上下两侧分别设置限位螺钉；
S32：分别拧紧限位螺钉，使得惯性元件居中设置在壳体内部凹槽且其中轴线与壳体中轴线平行；
S33：调整惯性元件高度。
一种光纤光栅传感器，由上述所述的光纤光栅传感器制作方法制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.可以更好的保证惯性元件居中。惯性元件向两边的距离都是相同的。与现有技术相比，在同样量程的情况下，更不容易损坏。现有技术中，因为惯性元件居中度比较差，其到两侧的距离差别也较大。它向短侧的距离限制了它的最大量程；向长侧的距离，才能实现限位保护，因此这对实现最大量程和限位保护都不利。
2.可以更好的保证惯性元件与光纤同轴。现有技术中，惯性元件还可能和光纤方向不平行，这严重影响传感器的性能，严重缩小了传感器的量程，并可能使光纤产生扭曲，从而折断。
3.因为穿光纤时，惯性元件已经被固定，而且，外壳两侧的导线孔和惯性元件中部的孔齐平，这样穿光纤更方便。
4.现有技术中，为了抬高惯性元件，需要在其底部垫纸，并在固定光纤的胶水固化后，再抽出纸，然而，在将纸取出时，因为存在摩擦力，时常导致光纤光栅折断，相对而言，采用此方式，就避免了该问题。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的光纤光栅传感器结构示意图；
图3为本发明的惯性元件剖视图；
图4为本发明的惯性元件结构示意图。
图中：1壳体、2惯性元件、3光纤、31左光栅、32右光栅、4限位螺钉、5导线孔、6流胶孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：
光纤光栅传感器包括壳体1、惯性元件2、包含两段光栅的光纤3、限位螺钉4，壳体1内开设有凹槽，惯性元件2固定在两段光栅中间的光纤3上，且位于凹槽内，且为中心对称，光纤3在光纤固定点内通过胶水与壳体1固定，光纤3两端上分别设置左光栅31和右光栅32，左光栅31和右光栅32形成双光栅光纤；光纤3位于惯性元件2的中心对称轴上。惯性元件2可以为圆球、圆柱、长方体等中心对称结构。当传感器感测到加速度或者倾斜时，惯性元件2会带动光纤3运动，使得光栅的长度发生改变。通过光栅长度的改变量，可以推出加速度或者倾斜的大小和方向
一种光纤光栅传感器制作方法，包括以下步骤：
S1：在惯性元件2轴向和径向上分别开设导线孔5和流胶孔6；导线孔5的设置用于将光纤3穿过导线孔5，流胶孔6用于注入胶水，流胶孔6与导线孔5连通，在注入胶水时，胶水会流入导线孔5，将光纤3粘接到导线孔5内，使得惯性元件2与光纤3固定连接；
S2：将惯性元件2置于壳体1内部凹槽中，保证导线孔5与壳体1轴向一致、流胶孔6位于惯性元件2的顶部；调整惯性元件2，使得流胶孔6位于惯性元件2的顶部，便于注入胶水以及胶水不易洒出；
S3：固定惯性元件2；在壳体1上下两侧分别设置两个相同的限位螺钉4，分别拧紧限位螺钉4，使得惯性元件2居中设置在壳体1内部凹槽且其中轴线与壳体1中轴线平行，由于两个限位螺钉4的长度和惯性元件2的宽度，恰好等于凹槽的宽度，所以，当限位螺钉4拧紧时，惯性元件2的中轴恰好与壳体1中轴平行；调整惯性元件2高度，通过在惯性元件2底部垫纸，使其达到相应的高度；虽然限位螺钉4拧紧，但是，惯性元件2垂直方向依然可以保持移动，所以通过在惯性元件2底部垫纸调整其高度；
S4：穿光纤3穿过导线孔5，并使得左光栅31和右光栅32分别处于惯性元件2的左右两侧，当被测物体发生振动时，引起传感器内惯性元件2的振动，在惯性元件2的惯性力作用下，与惯性元件2联接的光栅产生拉伸和压缩，光栅测量运动方向上的振动信号。由于惯性元件2已经被固定，而且，壳体1两侧的线孔和惯性元件2中部的导线孔齐平，这样穿光纤更方便；
S5：通过胶水将光纤3的两端固定，同时在流胶孔6内注入胶水，将惯性元件2固定在左光栅31和右光栅32的中间，等到胶水固化后，取出惯性元件2底部的垫纸，再旋转松动上下限位螺钉4，使得惯性元件2可以随外力移动。
一种光纤光栅传感器，由上述的光纤光栅传感器制作方法制成。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种光纤光栅传感器制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：在惯性元件(2)轴向和径向上分别开设导线孔(5)和流胶孔(6)；
S2：将惯性元件(2)置于壳体(1)内部凹槽中，保证导线孔(5)与壳体(1)轴向一致、流胶孔(6)位于惯性元件(2)的顶部；
S3：固定惯性元件(2)；
S31：在壳体(1)上下两侧分别设置限位螺钉(4)；
S32：分别拧紧限位螺钉(4)，使得惯性元件(2)居中设置在壳体(1)内部凹槽且其中轴线与壳体(1)中轴线平行；
S33：调整惯性元件(2)高度；
S4：将光纤(3)穿过导线孔(5)，并使得左光栅(31)和右光栅(32)分别处于惯性元件(2)的左右两侧；
S5：通过胶水将光纤(3)的两端固定，同时在流胶孔(6)内注入胶水，将惯性元件(2)固定在左光栅(31)和右光栅(32)的中间。
2.一种光纤光栅传感器，其特征在于：由权利要求1所述的光纤光栅传感器制作方法制成。
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