CN111578973A - 一种利用毛细管制成珐珀传感器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明请求保护一种利用毛细管制成珐珀传感器的方法，其包括以下步骤：步骤1、对光纤进行包括切断、剥芯、镀膜在内的预处理步骤；步骤2、对毛细管进行激光切割处理；步骤3、将步骤1镀膜的光纤纤芯插入切割后的毛细管，将两端剩下的没有剥外芯的光纤放置在第一V型槽中，并将其中一段使用光纤压板压住，放置毛细管处为第二V型槽，第一V型槽与第二V型槽同心同轴，然后通过滴胶孔使用UV胶将第一V型槽一端的光纤固定在槽中，避免两条光纤在进行固定时由于重力在内的外界因素产生偏移，凝固后使用环氧胶固定光纤与毛细管，静置24小时等环氧胶完全凝固后，剪断第一V型槽一端的光纤，得到珐珀传感器。
Description
技术领域
本发明属于传感器技术领域，特别涉及一种利用毛细管制成珐珀传感器的方法。
背景技术
近年来，随着生物、医学、能源、环境、航天航空、军事等领域的快速发展，对传感器的微型化、轻量化、低能耗、耐恶劣环境能力等提出非常迫切的要求，微纳传感器已成为国际上的重大科技前沿热点之一。激光微加工技术的迅猛发展为研究新一代微纳光纤传感器件提供了新的技术手段，因此如何应用激光等现代微纳加工技术在光纤上实现各种微纳功能性传感器器件是未来光纤传感器发展的重要趋势。在应对各种复杂的测试环境，如航空航天等领域，对传感器在对高温下的特性也提出了急迫的要求，如何解决传感器在高温下的测量是传感器领域中的一个十分前沿和重大的科学课题。在高温环境下，测量温度参数具有同样重要的意义，如何实现传感器在测量指定参数的同时对温度参数的测量也是传感器领域中的一个十分前沿和重大的科学课题。在光纤传感器中，作为温度、加速度和压力测量的传感器主要是布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)和珐珀(Fabry Perot,FP)腔干涉仪，FBG由于其温度与其它被测量的交叉敏感性和在大应变下光谱畸变使其应用受到了较大的限制。珐珀传感器由于温度与其它被测量的交叉敏感性小的特点很适合温度、加速度和压力测量。
CN200810305317.0中提出了一种用激光加工可测量加速度和压力的光纤珐珀传感器，提供了一种光学性能好、量程可调的光纤珐珀传感器FBG由于其温度与其它被测量的交叉敏感性受到了较大的限制，所以单一FBG传感器无法实现温度和其他参数的同时测量。珐珀传感器由于温度与其它被测量的交叉敏感性小的特点很适合温度、加速度和压力测量，但目前可实现温度和其他参量同时测量的珐珀传感器采用的是多个传感器复用的方法，结构相对复杂。
现在的珐珀传感器制作复杂，成本高，本发明的制造方法简单，成本低，制成的珐珀传感器体积小、实用性高。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种利用毛细管制成珐珀传感器的方法。本发明的技术方案如下：
一种利用毛细管制成珐珀传感器的方法，其包括以下步骤：
步骤1、对光纤进行包括切断、剥芯、镀膜在内的预处理步骤；
步骤2、对毛细管进行激光切割处理；
步骤3、将步骤1镀膜的光纤纤芯插入切割后的毛细管，将两端剩下的没有剥外芯的光纤放置在第一V型槽中，并将其中一段使用光纤压板压住，放置毛细管处为第二V型槽，第一V型槽与第二V型槽同心同轴，然后通过滴胶孔使用UV胶将第一V型槽一端的光纤固定在槽中，避免两条光纤在进行固定时由于重力在内的外界因素产生偏移，凝固后使用环氧胶固定光纤与毛细管，静置24小时等环氧胶完全凝固后，剪断第一V型槽一端的光纤，得到珐珀传感器。
进一步的，两条镀膜的光纤的纤芯端面在毛细管内形成一个珐珀腔，当外界温度发生变化时，毛细管受温度变化的影响，产生形变，从而引起珐珀腔腔长的变化，传播光纤将珐珀腔长的变化传输出去，经过公式计算可得到腔长的变化量，从而达到对外部环境变化的测量，具体为：设珐珀初始腔长为L，干涉普对应的一个波峰或波谷的波长为λ，当其受温度变化从而引起珐珀腔长变化为L+ΔL时，波长变为λ+Δλ，则有ΔL/L＝Δλ/λ，再由感温材料的热系数K，可得温度变化与腔长变化的关系，得K*ΔT/L＝Δλ/λ，ΔT为温度变化量。
进一步的，还在步骤3得到的珐珀传感器两端的光纤处套上保护套，再在整个毛细管上涂上导热硅脂，导热硅脂用于将外壳感受到的温度变化传到珐珀腔内，然后套在起到保护作用的管子中。
进一步的，所述步骤1对光纤进行包括切断、剥芯、镀膜在内的预处理步骤；具体包括：选用50/125的光纤，切成一定的长度；使用工具将光纤一端的外芯剥去；将纤芯用酒精清洗后，切成7mm或5mm；在处理后的光纤纤芯横截面上镀上在可见光波段的反射率为40％的反射膜。
进一步的，所述步骤2的毛细管选用热膨胀系数小的可伐合金制成的外径为500um，内径为250um的毛细管，将毛细管用激光切割为长15mm的小段备用。
本发明的优点及有益效果如下：
本发明的制造方法简单，成本低，制成的珐珀传感器体积小、实用性高。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例一种利用毛细管制成珐珀传感器的方法流程图；
图2是将镀膜的光纤纤芯插入切割后的毛细管组装示意图；
图3是两条镀膜的光纤的纤芯端面在毛细管内形成一个珐珀腔示意图；
图4是珐珀传感器两端的光纤处套上保护套和整个毛细管上涂上导热硅脂示意图。
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、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
如图1所示，一种利用毛细管制成珐珀传感器的方法，其包括以下步骤：
步骤1、对光纤1进行包括切断、剥芯、镀膜在内的预处理步骤；
步骤2、对毛细管2进行激光切割处理；
步骤3、如图2所示，将步骤1镀膜的光纤纤芯插入切割后的毛细管2，将两端剩下的没有剥外芯的光纤1放置在第一V型槽5中，并将其中一段使用光纤压板压住，放置毛细管处为第二V型槽4，第一V型槽5与第二V型槽4同心同轴，然后通过滴胶孔6使用UV胶将第一V型槽5一端的光纤固定在槽中，避免两条光纤在进行固定时由于重力在内的外界因素产生偏移，凝固后使用环氧胶固定光纤1与毛细管2，静置24小时等环氧胶完全凝固后，剪断第一V型槽一端的光纤，得到珐珀传感器。
优选的，如图3所示，两条镀膜的光纤1的纤芯端面在毛细管2内形成一个珐珀腔4，当外界温度发生变化时，毛细管2受温度变化的影响，产生形变，从而引起珐珀腔腔长的变化，传播光纤7将珐珀腔长的变化传输出去，经过公式计算可得到腔长的变化量，从而达到对外部环境变化的测量，具体为：设珐珀初始腔长为L，干涉普对应的一个波峰或波谷的波长为λ，当其受温度变化从而引起珐珀腔长变化为L+ΔL时，波长变为λ+Δλ，则有ΔL/L＝Δλ/λ，再由感温材料的热系数K，可得温度变化与腔长变化的关系，得K*ΔT/L＝Δλ/λ，ΔT为温度变化量。
优选的，如图4所示，还在步骤3得到的珐珀传感器两端的光纤处套上保护套，再在整个毛细管上涂上导热硅脂8，导热硅脂8用于将外壳感受到的温度变化传到珐珀腔4内，然后套在起到保护作用的管子中。
优选的，所述步骤1对光纤1进行包括切断、剥芯、镀膜在内的预处理步骤；具体包括：选用50/125的光纤，切成一定的长度；使用工具将光纤一端的外芯剥去；将纤芯用酒精清洗后，切成7mm或5mm；在处理后的光纤纤芯横截面上镀上在可见光波段的反射率为40％的反射膜。
优选的，所述步骤2的毛细管1选用热膨胀系数小的可伐合金制成的外径为500um，内径为250um的毛细管，将毛细管用激光切割为长15mm的小段备用。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (5)
1.一种利用毛细管制成珐珀传感器的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、对光纤(1)进行包括切断、剥芯、镀膜在内的预处理步骤；
步骤2、对毛细管(2)进行激光切割处理；
步骤3、将步骤1镀膜的光纤纤芯插入切割后的毛细管(2)，将两端剩下的没有剥外芯的光纤(1)放置在第一V型槽(5)中，并将其中一段使用光纤压板压住，放置毛细管处为第二V型槽(4)，第一V型槽(5)与第二V型槽(4)同心同轴，然后通过滴胶孔(6)使用UV胶将第一V型槽(5)一端的光纤固定在槽中，避免两条光纤在进行固定时由于重力在内的外界因素产生偏移，凝固后使用环氧胶固定光纤(1)与毛细管(2)，静置24小时等环氧胶完全凝固后，剪断第一V型槽一端的光纤，得到珐珀传感器。
2.根据权利要求1所述的一种利用毛细管制成珐珀传感器的方法，其特征在于，两条镀膜的光纤(1)的纤芯端面在毛细管(2)内形成一个珐珀腔(4)，当外界温度发生变化时，毛细管(2)受温度变化的影响，产生形变，从而引起珐珀腔腔长的变化，传播光纤(7)将珐珀腔长的变化传输出去，经过公式计算可得到腔长的变化量，从而达到对外部环境变化的测量，具体为：设珐珀初始腔长为L，干涉普对应的一个波峰或波谷的波长为λ，当其受温度变化从而引起珐珀腔长变化为L+ΔL时，波长变为λ+Δλ，则有ΔL/L＝Δλ/λ，再由感温材料的热系数K，可得温度变化与腔长变化的关系，得K*ΔT/L＝Δλ/λ，ΔT为温度变化量。
3.根据权利要求1所述的一种利用毛细管制成珐珀传感器的方法，其特征在于，还在步骤3得到的珐珀传感器两端的光纤处套上保护套，再在整个毛细管上涂上导热硅脂(8)，导热硅脂(8)用于将外壳感受到的温度变化传到珐珀腔(4)内，然后套在起到保护作用的管子中。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种利用毛细管制成珐珀传感器的方法，其特征在于，所述步骤1对光纤(1)进行包括切断、剥芯、镀膜在内的预处理步骤；具体包括：选用50/125的光纤，切成一定的长度；使用工具将光纤一端的外芯剥去；将纤芯用酒精清洗后，切成7mm或5mm；在处理后的光纤纤芯横截面上镀上在可见光波段的反射率为40％的反射膜。
5.根据权利要求1-3之一所述的一种利用毛细管制成珐珀传感器的方法，其特征在于，所述步骤2的毛细管(1)选用热膨胀系数大的可伐合金制成的外径为500um，内径为250um的毛细管，将毛细管用激光切割为长15mm的小段备用。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050050962A1 (en) * | 2003-09-04 | 2005-03-10 | Zerwekh Paul S. | Optical sensor with co-located pressure and temperature sensors |
| CN101788700A (zh) * | 2010-01-09 | 2010-07-28 | 常州南方通信科技有限公司 | 非本征型法布里-珀罗传感器及其制作方法 |
| CN103149645A (zh) * | 2013-03-01 | 2013-06-12 | 叶新峰 | 互感器传能光器件的制作方法 |
| CN106124414A (zh) * | 2016-08-24 | 2016-11-16 | 马鞍山市安工大工业技术研究院有限公司 | 一种高灵敏度的光纤efpi传感器及其制作方法 |
| CN107014410A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-08-04 | 西安交通大学 | 用于光纤f‑p传感器制作的光纤对中和腔长控制装置及方法 |
-
2020
- 2020-05-25 CN CN202010449527.8A patent/CN111578973A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050050962A1 (en) * | 2003-09-04 | 2005-03-10 | Zerwekh Paul S. | Optical sensor with co-located pressure and temperature sensors |
| CN101788700A (zh) * | 2010-01-09 | 2010-07-28 | 常州南方通信科技有限公司 | 非本征型法布里-珀罗传感器及其制作方法 |
| CN103149645A (zh) * | 2013-03-01 | 2013-06-12 | 叶新峰 | 互感器传能光器件的制作方法 |
| CN106124414A (zh) * | 2016-08-24 | 2016-11-16 | 马鞍山市安工大工业技术研究院有限公司 | 一种高灵敏度的光纤efpi传感器及其制作方法 |
| CN107014410A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-08-04 | 西安交通大学 | 用于光纤f‑p传感器制作的光纤对中和腔长控制装置及方法 |
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