CN115784582A - 一种光纤传感器的退火装置及退火方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种光纤传感器的退火装置及退火方法，包括加热模块和冷却模块，加热模块设置有加热腔；冷却模块包括隔热件和固定座，隔热件嵌设于加热腔内侧壁并将加热腔分隔为高温腔和冷却腔，固定座设置于冷却腔内，固定座沿高温腔和冷却腔的排布方向贯穿有固定通孔，且固定通孔的一端开口与高温腔连通，固定通孔用于固定光纤传感器，以将光纤传感器的入射光纤涂覆层部分固定在冷却腔内，将光纤传感器中的毛细管部分经固定通孔的一端开口穿入至高温腔；冷却腔中具有冷却通道，冷却通道用于流通冷却液，以对入射光纤纤芯的涂覆层进行降温。通过本申请的设置，在实现了光纤传感器高温退火的同时，对光纤传感器的入射光纤纤芯的涂覆层起到了保护的作用。

Description

一种光纤传感器的退火装置及退火方法

技术领域

本申请涉及光纤传感器制造领域，尤其涉及一种光纤传感器的退火装置及退火方法。

背景技术

光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器，光纤传感器具有体积小、耐高温高压、耐腐蚀和抗电磁干扰等优点，被广泛应用在航空航天、土木工程、石油、电力等行业。传统的光纤传感器的制作方法通常是将入射光纤纤芯的一段伸入毛细管内，并将出射光纤纤芯完全置入毛细管内，其中，入射光纤纤芯的另一段外侧壁设置有涂覆层，毛细管与入射光纤纤芯和出射光纤纤芯通过胶合材料固定，容易出现热失配、长期稳定性差等问题，造成胶合位置断裂，从而导致光纤传感器失效。

针对胶合封装方式存在的上述问题，对光纤传感器的装配方法做出了一定的改进，提出了采用氢氧焰高温热熔、电极放电热熔、二氧化碳激光器高温热熔和飞秒激光高温热熔玻璃等方式对毛细管与入射光纤纤芯和出射光纤纤芯进行固定。由于毛细管与熔接位置在进行熔融固定时，由高温熔融态自然冷却的过程中存在较大的温差，从而产生热应力，降低了毛细管与熔接点的光学均匀性、抗冲击性能，从而影响传感器的性能。相关技术中，对冷却后的光纤传感器在200℃以下进行高温老化处理，但是其效果不理想。因此，需要对光纤传感器进行超高温退火处理，主要为毛细管与熔接点的退火处理，以提高光纤传感器的性能。

然而，由于毛细管与熔接位置均为玻璃材质，其退火热处理温度在材料的转变温度与应变温度之间进行，温度达到400℃～1200℃，而构成光纤传感器的入射光纤纤芯的涂覆层材质一般为聚丙烯酸酯，其耐温小于150℃，在退火过程中入射光纤纤芯的涂覆层会产生高温碳化，受到严重破坏，在应用过程中产生断裂，使光纤传感器失效。

发明内容

本申请实施例提供了一种光纤传感器的退火装置，在实现了光纤传感器高温退火的同时，对光纤传感器的入射光纤纤芯的涂覆层起到了保护的作用。

本申请实施例提供了一种光纤传感器的退火装置，包括加热模块和冷却模块，加热模块设置有加热腔；冷却模块包括隔热件和固定座，隔热件嵌设于加热腔内侧壁并将加热腔分隔为高温腔和冷却腔，固定座设置于冷却腔内，固定座沿高温腔和冷却腔的排布方向贯穿有固定通孔，且固定通孔的一端开口与高温腔连通，固定通孔用于固定光纤传感器，以将光纤传感器的入射光纤涂覆层部分固定在冷却腔内，将光纤传感器中的毛细管部分经固定通孔的一端开口穿入至高温腔中，加热模块用于对高温腔内的毛细管部分进行加热；冷却腔中具有冷却通道，冷却通道用于流通冷却液，以对入射光纤纤芯的涂覆层进行降温。

本申请通过固定座的设置，使固定座设置有沿高温腔和冷却腔的排布方向贯穿的固定通孔，固定通孔的一端开口与高温腔连通，且固定通孔用于固定光纤传感器，从而能够将光纤传感器中的毛细管部分经固定通孔的一端开口穿入至高温腔中，加热模块对高温腔内的毛细管部分进行加热，进而使得光纤传感器的毛细管部分能够在高温腔内进行高温退火；光纤传感器的入射光纤涂覆层部分通过固定通孔固定在冷却腔内，由于冷却腔内流通有冷却液，能够对固定在冷却腔内的光纤传感器的入射光纤纤芯的涂覆层进行冷却，避免在对毛细管部分进行高温加热的同时，高温腔内的高温造成入射光纤纤芯的涂覆层碳化。因此，通过本申请的设置，实现了光纤传感器在高温退火的同时，保证了光纤传感器的入射光纤纤芯的涂覆层能够不被破坏，在提高光纤传感器性能的同时，保护了光纤传感器的入射光纤纤芯的涂覆层。

在一种可行的实现方式中，冷却通道包括相互连通的进液通道和回液通道，进液通道和回液通道设置于固定座，进液通道的进液口与进液管相连，回液通道的回液口与出液管相连，进液管和出液管分别和冷水箱相连。本申请通过使得进液通道的进液口和进液管相连，使得冷却液体由进液管经由进液通道后，再依次经由回液通道、回液口进入出液管，从而实现冷却液体在冷却座内的循环，以对冷却腔内的光纤传感器的入射光纤纤芯的涂覆层进行冷却。

在一种可行的实现方式中，进液通道和回液通道均与固定通孔平行设置，进液通道的进液口和回液通道的回液口均朝向与高温腔相反的方向设置。

在一种可行的实现方式中，固定通孔设置有多个，多个固定通孔环绕进液通道和回液通道设置。本申请通过将固定通孔设置多个，能够同时实现多个光纤传感器的退火，提高退火效率；本申请通过将多个固定通孔环绕进液通道和回液通道设置，能够使得固定于固定通孔的光纤传感器环绕进液通道和回液通道设置，从而提高对光纤传感器的入射光纤纤芯的涂覆层的冷却效果。

在一种可行的实现方式中，隔热件包括隔热端壁和沿周向围绕在端壁一周的隔热侧壁，隔热侧壁与加热腔的内壁贴合，隔热端壁将加热腔纵向隔开，隔热端壁背向隔热侧壁的一侧与加热腔的内壁围合成高温腔，隔热侧壁与隔热端壁共同围合成冷却腔，固定座的一端固定在隔热端壁朝向冷却腔的一侧；隔热端壁上形成有与固定通孔同轴的贯穿孔，固定通孔通过贯穿孔与高温腔连通。本申请通过隔热件的设置，能够通过隔热端壁以及隔热侧壁将冷却腔与高温腔分隔，防止高温腔的热量传入冷却腔，从而对冷却腔起到较好的隔热作用。

在一种可行的实现方式中，固定座背向隔热端壁的一端与隔热侧壁背向隔热端壁的一端之间具有一定间距；退火装置还包括穿设在固定通孔内的导向管，且导向管的一部分位于冷却腔内，导向管的另一部分延伸于高温腔内，导向管的内径和光纤传感器的直径相互适配，导向管用于套设于光纤传感器外侧壁上。由于固定座背向隔热端壁的一端与隔热侧壁背向隔热端壁的一端之间具有一定间距，当光纤传感器的毛细管部分经固定通孔的一端开口穿入至高温腔时，光纤传感器的毛细管部分缺乏支撑容易产生变形，因此本申请通过导向管的设置，一方面，能够对光纤传感器起到一定的支撑作用；另一方面，当光纤传感器的毛细管部分经固定通孔的一段开口穿入高温腔时，导向管能够对光纤传感器起到导向的作用。

在一种可行的实现方式中，环绕隔热件外侧壁设置有支撑件，隔热件通过支撑件嵌设于加热腔内侧壁；支撑件的一部分套设在隔热件的外侧壁上，支撑件的另一部分位于高温腔的内壁上。本申请通过支撑件的设置，能够使得隔热件、固定座嵌设于支撑件，便于隔热件和固定座嵌设于加热腔。

在一种可行的实现方式中，加热模块还设置有加热件和导热件，导热件形成加热腔，加热件设置于导热件外侧壁。本申请通过加热件的设置，能够对加热腔起到高温加热的作用；本申请通过导热件的设置，能够对将加热件的热量快速的传入至高温腔，提高对高温腔的加热效率，从而提高对光纤传感器的毛细管部分的退火质量。

在一种可行的实现方式中，还包括控制模块，控制模块包括控制器和温度传感器，温度传感器设置于导热件；控制器分别与温度传感器和加热件电连接，温度传感器用于检测导热件上的温度，并向控制器发出检测到的温度信号，控制器用于根据温度信号向加热件发出加热信号，通过加热信号能够控制加热件的加热时长、加热速度以及加热温度。本申请通过控制模块的设置，能够对加热件的加热时长、加热速度以及加热温度进行实时的控制。

本申请实施例提供了一种光纤传感器的退火方法，采用光纤传感器的退火装置，包括以下阶段：

升温阶段：将封装完成的光纤传感器固定于固定通孔，以将光纤传感器的入射光纤涂覆层部分固定在冷却腔内，将光纤传感器中的毛细管部分经固定通孔的一端开口穿入至高温腔中，加热模块以预设加热速度升温至预设温度以对高温腔内的毛细管部分进行加热；向冷却通道内输入冷却液，以对入射光纤纤芯的涂覆层进行降温；

均热保温阶段：保温预设时长；

慢冷阶段：停止加热模块加热，且当高温腔内的温度小于150℃时，冷却通道停止进液。

通过本申请中退火方法的设置，通过使得光纤传感器的毛细管部分和熔接位置在高温腔内进行高温加热、均热保温以及慢冷的同时，还能够通过冷却通道的设置入射光纤纤芯的涂覆层进行降温，不仅对光纤传感器进行了高温退火去除应力，还对光纤传感器的入射光纤纤芯的涂覆层起到了保护的作用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请一实施例提供的光纤传感器的结构示意图；

图2是图1中光纤传感器的退火装置的结构示意图；

图3是图2中退火装置的部分结构示意图；

图4是图2沿A-A线的剖视图；

图5是图4中B的局部放大示意图；

图6是图4沿C-C线的剖视图；

图7是图5中固定座的结构示意图；

图8是图7结构剖视图。

附图标记说明：

1-退火装置；

11-加热模块；111-保温件；112-加热件；1121-供电件；113-导热件；114-加热腔；1141-高温腔；1142-冷却腔；

12-冷却模块；121-支撑件；122-隔热件；123-固定座；1231-固定通孔；1232-进液通道；1233-回液通道；124-进液管；125-出液管；126-水泵；127-冷水箱；

13-导向管；14-控制模块；141-控制器；1411-单片机；1412-控制面板；142-温度传感器；1421-温度控制件；

15-传感器调解仪；

2-光纤传感器；

21-毛细管部分；211-毛细管；22-入射光纤涂覆层部分；221-涂覆层；222-入射光纤纤芯；23-出射光纤纤芯；24-熔接位置。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面再结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施方式的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。但注明直接连接则说明连接地两个主体之间并不通过过度结构构建连接关系，只通过连接结构相连形成一个整体。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

为了使本技术领域的人员更好地理本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

图1是本申请一实施例提供的光纤传感器的结构示意图。参照图1所示，光纤传感器2包括毛细管211、入射光纤纤芯222和出射光纤纤芯23。入射光纤纤芯222的一段伸入毛细管211内，通过熔接位置24进行熔接固定，出射光纤纤芯23完全置入毛细管211内，出射光纤纤芯23的一端和毛细管部分21通过另一个熔接位置24固定。入射光纤纤芯222的另一段外侧壁设置有涂覆层221。

现有技术中，对冷却后的光纤传感器在200℃以下进行高温老化处理，但是由于温度太低，造成高温退火处理的效果不理想。

然而，由于毛细管部分21与熔接位置24均为玻璃材质，其退火热处理温度在材料的转变温度与应变温度之间进行，温度达到400℃～1200℃，而构成光纤传感器的入射光纤纤芯222的涂覆层材质一般为聚丙烯酸酯，其耐温小于150℃，在退火过程中入射光纤纤芯222的涂覆层会产生高温碳化，受到严重破坏，在应用过程中产生断裂，使光纤传感器失效。

本申请实施例提供一种光纤传感器的退火装置，通过将加热腔114分隔为高温腔1141和冷却腔1142，将光纤传感器中的入射光纤涂覆层部分22放置于冷却腔内，将毛细管部分21和熔接位置24放置于高温腔1141，通过在冷却腔1142内设置内部具有冷却液的冷却通道，在高温退火过程中，高温腔内的高温可对毛细管和熔接位置进行高温加热退火，同时，冷却腔1142内的入射光纤纤芯222的涂覆层221也可在冷却液的冷却下降温，从而避免在退火过程中入射光纤纤芯222的涂覆层221会产生高温碳化，受到严重破坏，在应用过程中产生断裂，使光纤传感器失效。

图2是图1中光纤传感器的退火装置的结构示意图，图3是图2中退火装置的部分结构示意图，图4是图2沿A-A线的剖视图，图5是图4中B的局部放大示意图，图6是图4沿C-C线的剖视图，图7是图5中固定座的结构示意图。参照图1至图7所示，本申请实施例提供了一种光纤传感器的退火装置，包括加热模块11和冷却模块12，加热模块11设置有加热腔114。冷却模块12包括隔热件122和固定座123，隔热件122嵌设于加热腔114内侧壁并将加热腔114分隔为高温腔1141和冷却腔1142，固定座123设置于冷却腔1142内，固定座123沿高温腔1141和冷却腔1142的排布方向贯穿有固定通孔1231，且固定通孔1231的一端开口与高温腔1141连通。

其中，固定通孔1231用于固定光纤传感器2，以将光纤传感器2的入射光纤涂覆层部分22固定在冷却腔1142内，将光纤传感器2中的毛细管部分21经固定通孔1231的一端开口穿入至高温腔1141中，加热模块11用于对高温腔1141内的毛细管部分21进行加热；冷却腔1142中具有冷却通道，冷却通道用于流通冷却液，以对光纤传感器的入射光纤纤芯222的涂覆层221进行降温。

本申请实施例通过固定座123的设置，使固定座123设置有沿高温腔1141和冷却腔1142的排布方向贯穿的固定通孔1231，固定通孔1231的一端开口与高温腔1141连通，且固定通孔1231用于固定光纤传感器2，从而能够将光纤传感器2中的毛细管部分21经固定通孔1231的一端开口穿入至高温腔1141中，加热模块11对高温腔1141内的毛细管部分21进行加热，进而使得光纤传感器2的毛细管部分21能够在高温腔1141内进行高温退火。

另外，光纤传感器2的入射光纤涂覆层部分22通过固定通孔1231固定在冷却腔1142内，由于冷却腔1142内流通有冷却液，能够对固定在冷却腔1142内的光纤传感器2的入射光纤涂覆层部分22进行冷却，避免在对毛细管部分21进行高温加热的同时，高温腔1141内的高温造成光纤传感器2的入射光纤涂覆层部分22碳化。因此，通过本申请的设置，实现了光纤传感器2在高温退火的同时，保证了光纤传感器2的入射光纤纤芯222的涂覆层221能够不被破坏，在提高光纤传感器2性能的同时，保护了光纤传感器2的入射光纤纤芯222的涂覆层221。

在一些示例中，冷却通道环绕固定座123的外侧壁设置(未图示)。在具体实施时，冷却通道可以由固定座123的外侧壁和隔热件122的内侧壁之间限定而成。当然本领域的技术人员能够理解，冷却通道也可以是铜管、铝管等导热管(未图示)。

图8是图7结构剖视图。在一些示例中，参见图4、图7和图8，冷却通道可包括相互连通的进液通道1232和回液通道1233，进液通道1232和回液通道1233设置于固定座123，进液通道1232的进液口与进液管124相连，回液通道1233的回液口与出液管125相连，进液管124和出液管125分别和冷水箱127相连。

本申请通过使得进液通道1232的进液口和进液管124相连，使得冷却液体由进液管124经由进液通道1232后，再依次经由回液通道1233、回液口进入出液管125，从而实现冷却液体在固定座123内的循环，以对冷却腔1142内的光纤传感器2的入射光纤纤芯222的涂覆层221进行冷却。当然本领域的技术人员能够理解，冷水箱127内可以储存冷水，通过冷水在进液通道1232和回液通道1233内的循环实现对冷却腔1142的冷却。在具体实施时，冷水箱127内也可以储存液氮，或者是水与其他冷却液以一定比例调制的混合液体。

示例性的，参见图4和图7，进液通道1232和回液通道1233均与固定通孔1231平行设置，进液通道1232的进液口和回液通道1233的回液口均朝向与高温腔1141相反的方向设置。

示例性的，参见图7，固定通孔1231设置有多个，多个固定通孔1231环绕进液通道1232和回液通道1233设置。本申请通过将固定通孔1231设置多个，能够同时实现多个光纤传感器2的退火，提高退火效率；本申请通过将多个固定通孔1231环绕进液通道1232和回液通道1233设置，能够使得固定于固定通孔1231的光纤传感器2环绕进液通道1232和回液通道1233设置，从而提高对光纤传感器的入射光纤纤芯222的涂覆层221的冷却效果。

示例性的，参见图4，隔热件122包括隔热端壁和沿周向围绕在端壁一周的隔热侧壁，隔热侧壁与加热腔114的内壁贴合，隔热端壁将加热腔114纵向隔开，隔热端壁背向隔热侧壁的一侧与加热腔114的内壁围合成高温腔1141，隔热侧壁与隔热端壁共同围合成冷却腔1142，固定座123的一端固定在隔热端壁朝向冷却腔1142的一侧；隔热端壁上形成有与固定通孔1231同轴的贯穿孔，固定通孔1231通过贯穿孔与高温腔1141连通。

本申请通过隔热件122的设置，能够通过隔热端壁以及隔热侧壁将冷却腔1142与高温腔1141分隔，防止高温腔1141的热量传入冷却腔1142，从而对冷却腔1142起到较好的隔热作用。当然本领域的技术人员能够理解，隔热件122可以设置为隔热石棉等具有隔热作用的材料。

示例性的，参见图1和图4，隔热件122还包括与隔热端壁相对的进口端壁，固定座123由隔热端壁一直延伸至进口端壁。在具体实施时，进液通道1232和回液通道1233均设置于固定座123，进液通道1232和在隔热件122的进口端壁处与进液管124相连，回液通道1233在隔热件122的进口端壁处与出液管125相连，进液管124和出液管125均和冷水箱127相连，从而实现冷却液体在固定座123内对固定通孔1231内的光纤传感器2的循环冷却。

示例性的，参见图4，固定座123背向隔热端壁的一端与隔热侧壁背向隔热端壁的一端之间具有一定间距；退火装置1还包括穿设在固定通孔1231内的导向管13，且导向管13的一部分位于冷却腔1142内，导向管13的另一部分延伸于高温腔1141内，导向管13的内径和光纤传感器2的直径相互适配，导向管13用于套设于光纤传感器2外侧壁上。

由于固定座123背向隔热端壁的一端与隔热侧壁背向隔热端壁的一端之间具有一定间距，当光纤传感器2的毛细管部分21经固定通孔1231的一段开口穿入至高温腔1141时，光纤传感器2的毛细管部分21缺乏支撑容易产生变形，因此本申请通过导向管13的设置，一方面，能够对光纤传感器2起到一定的支撑作用；另一方面，当光纤传感器2的毛细管部分21经固定通孔1231的一段开口穿入高温腔1141时，导向管13能够对光纤传感器2起到导向的作用。当然本领域的技术人员能够理解，导向管13可以设置为铝管，导向管13的设置材料需要具有导热性，以实现在高温腔1141内，将热量传递至设置于导向管13的光纤传感器2；导向管13的设置材料还需要具有刚度，对光纤传感器2起到支撑和导向的作用，以便于光纤传感器2的毛细管部分21经由冷却腔1142穿静导向管13进入高温腔1141。

示例性的，参见图4，固定座123背向隔热端壁的一端与隔热侧壁背向隔热端壁的一端之间具有一定间距；进液管124延伸至冷却腔1142内与进液通道1232相连，出液通管延伸至冷却腔1142内与回液通道1233相连。进液管124和回液管可以设置为铜管等导热性较好的金属管，将多个光纤传感器2的入射光纤涂覆层部分22紧贴进液管124和回液管的外侧壁向固定通孔1231延伸，以使得进液管124和回液管能够对光纤传感器2入射光纤纤芯222的涂覆层221起到冷却的作用。

在一些示例中，参见图4，环绕隔热件122外侧壁可设置有支撑件121，隔热件122通过支撑件121嵌设于加热腔114内侧壁；支撑件121的一部分套设在隔热件122的外侧壁上，支撑件121的另一部分位于高温腔1141的内壁上。本申请通过支撑件121的设置，能够使得隔热件122、固定座123嵌设于支撑件121，便于隔热件122和固定座123嵌设于加热腔114。当然本领域的技术人员能够理解，支撑件121可以设置为铝管等具有刚度的支撑管，以起到一定的支撑作用。

在一些示例中，参见图3至图6，加热模块11还设置有加热件112和导热件113，导热件113形成加热腔114，加热件112设置于导热件113外侧壁。本申请通过加热件112的设置，能够对加热腔114起到高温加热的作用；本申请通过导热件113的设置，能够对将加热件112的热量快速的传入至高温腔1141，提高对高温腔1141的加热效率，从而提高对光纤传感器2的毛细管部分21的退火质量。当然本领域的技术人员能够理解，加热件112可以设置为电加热丝、硅碳加热棒等具有高温加热功能的装置；导热件113可以设置为刚玉管，刚玉管耐温性好，耐急冷急热性好，且具有较好的传热性能，能够提高退火装置1的使用寿命。

在一些示例中，参见图2至图3，加热模块11还可设置有保温件111，保温件111环绕加热件112外侧壁设置。在具体实施时，保温件111和导热件113之间形成容纳腔，容纳腔间隔设置且容纳腔沿高温腔1141的加热方向延伸，容纳腔用于容纳加热件112。当然本领域的技术人员能够理解，保温件111可以设置为岩棉、玻璃棉、泡沫等材料。

在一些示例中，参见图2，还包括控制模块14，控制模块14包括控制器141和温度传感器142，温度传感器142设置于导热件113；控制器141分别与温度传感器142和加热件112电连接，温度传感器142用于检测导热件113上的温度，并向控制器141发出检测到的温度信号，控制器141用于根据温度信号向加热件112发出加热信号，通过加热信号能够控制加热件112的加热时长、加热速度以及加热温度。本申请通过控制模块14的设置，能够对加热件112的加热时长、加热速度以及加热温度进行实时的控制。

示例性的，加热件112和供电件1121连接，供电件1121用于向加热件112供电，控制器141设置有一预设温度值，当温度传感器142向控制器141发送的温度信号的温度值小于预设温度值时，控制器141向供电件1121发出加热信号，通过加热信号控制供电件1121对加热件112的加热时长调至第一预设时长，加热速度调至第一预设速度，加热温度调至第一加热温度。当然本领域的技术人员能够理解，控制器141可以包括单片机1411和控制面板1412，控制面板1412用于对加热时长、加热速度和加热温度进行设置，并通过单片机1411实现对加热模块11中加热件112的控制。在具体实施时，控制面板1412可以设置为手机、电脑等移动终端。当然本领域的技术人员能够理解，温度传感器142通过温度控制件1421与单片机1411相连，温度传感器142将导热件113的温度通过温度控制件1421传输至单片机1411。

示例性的，冷却模块12还设置有冷却温度传感器142，控制器141分别和冷却温度传感器142与水泵126电连接，冷却温度传感器142用于检测固定座123上的冷却温度，冰箱控制器141发出检测到的冷却温度信号，控制器141用于根据冷却温度信号向水泵126发出冷却信号，通过冷却信号能够控制水泵126的泵液速度和泵液时长。

示例性的，参见图2，退火装置1还包括传感器调解仪15，传感器调解仪15用于实施检测光纤传感器2的性能，以避免传感器在高温退火过程中被破坏。

本申请实施例还提供了一种光纤传感器的退火方法，采用光纤传感器的退火装置1，示例性的，光纤传感器2的毛细管部分21以及熔接位置24均采用石英玻璃，其中，石英玻璃的转变温度为1092℃±100℃，应变温度为996℃±100℃，石英玻璃的退火温度在转变温度与应变温度之间。

光纤传感器2的退火方法包括以下阶段：

升温阶段：将封装完成的光纤传感器2固定于固定通孔1231，以将光纤传感器2的入射光纤涂覆层部分22固定在冷却腔1142内，将光纤传感器2中的毛细管部分21经固定通孔1231的一端开口穿入至高温腔1141中，加热模块11以预设加热速度升温至预设温度以对高温腔1141内的毛细管部分21进行加热，其中可以将加热模块11的升温速度设置为49℃/分钟，大约22分钟将温度升至1100℃±100℃；在对加热模块11进行加热的同时，向冷却通道内输入冷却液，以对光纤传感器的入射光纤纤芯222的涂覆层221进行降温；

均热保温阶段：确保均热保温温度为1000℃±100℃，保温时长为20分钟；将高温腔1141内的温度加热到退火温度后进行保温，以使得石英玻璃材质的光纤传感器2的毛细管以及熔接位置24的温度均匀，以消除光纤传感器2的毛细管部分21和熔接位置24的永久应力。

慢冷阶段：停止加热模块11加热，为了保证光纤传感器2在冷却过程中不再产生永久应力，在此阶段需要缓慢冷却，以防止出现较大的温差，因此，在慢冷阶段中，退火装置1停止加热，光纤传感器2在退火装置1中以自然冷却的方式进行冷却。且当高温腔1141内的温度小于150℃时，冷却通道停止进液。

容易理解的是，本领域技术人员在本申请提供的几个实施例的基础上，可以对本申请的实施例进行结合、拆分、重组等得到其他实施例，这些实施例均没有超出本申请的保护范围。

以上的具体实施方式，对本申请实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本申请实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本申请实施例的保护范围，凡在本申请实施例的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光纤传感器的退火装置，其特征在于，包括：

加热模块，其设置有加热腔；

冷却模块，其包括隔热件和固定座，所述隔热件嵌设于所述加热腔内侧壁并将所述加热腔分隔为高温腔和冷却腔，所述固定座设置于所述冷却腔内，所述固定座沿所述高温腔和所述冷却腔的排布方向贯穿有固定通孔，且所述固定通孔的一端开口与所述高温腔连通，所述固定通孔用于固定所述光纤传感器，以将所述光纤传感器的入射光纤涂覆层部分固定在所述冷却腔内，将所述光纤传感器中的毛细管部分经所述固定通孔的一端开口穿入至所述高温腔中，所述加热模块用于对所述高温腔内的所述毛细管部分进行加热；

所述冷却腔中具有冷却通道，所述冷却通道用于流通冷却液，以对所述入射光纤涂覆层部分进行降温。

2.根据权利要求1所述的一种光纤传感器的退火装置，其特征在于，所述冷却通道包括相互连通的进液通道和回液通道，所述进液通道和所述回液通道设置于所述固定座，所述进液通道的进液口与进液管相连，所述回液通道的回液口与出液管相连，所述进液管和所述出液管分别和冷水箱相连。

3.根据权利要求2所述的一种光纤传感器的退火装置，其特征在于，所述进液通道和所述回液通道均与所述固定通孔平行设置，所述进液通道的进液口和所述回液通道的回液口均朝向与所述高温腔相反的方向设置。

4.根据权利要求3所述的一种光纤传感器的退火装置，其特征在于，所述固定通孔设置有多个，多个所述固定通孔环绕所述进液通道和所述回液通道设置。

5.根据权利要求3所述的一种光纤传感器的退火装置，其特征在于，所述隔热件包括隔热端壁和沿周向围绕在所述端壁一周的隔热侧壁，所述隔热侧壁与所述加热腔的内壁贴合，所述隔热端壁将所述加热腔纵向隔开，所述隔热端壁背向所述隔热侧壁的一侧与所述加热腔的内壁围合成所述高温腔，所述隔热侧壁与所述隔热端壁共同围合成所述冷却腔，所述固定座的一端固定在所述隔热端壁朝向所述冷却腔的一侧；

所述隔热端壁上形成有与所述固定通孔同轴的贯穿孔，所述固定通孔通过所述贯穿孔与所述高温腔连通。

6.根据权利要求5所述的一种光纤传感器的退火装置，其特征在于，所述固定座背向所述隔热端壁的一端与所述隔热侧壁背向所述隔热端壁的一端之间具有一定间距；

所述退火装置还包括穿设在所述固定通孔内的导向管，且所述导向管的一部分位于所述冷却腔内，所述导向管的另一部分延伸于所述高温腔内，所述导向管的内径和所述光纤传感器的直径相互适配，所述导向管用于套设于所述光纤传感器外侧壁上。

7.根据权利要求1所述的一种光纤传感器的退火装置，其特征在于，环绕所述隔热件外侧壁设置有支撑件，所述隔热件通过所述支撑件嵌设于所述加热腔内侧壁；

所述支撑件的一部分套设在所述隔热件的外侧壁上，所述支撑件的另一部分位于所述高温腔的内壁上。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种光纤传感器的退火装置，其特征在于，所述加热模块还设置有加热件和导热件，所述导热件形成所述加热腔，所述加热件设置于所述导热件外侧壁。

9.根据权利要求8所述的一种光纤传感器的退火装置，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块包括控制器和温度传感器，所述温度传感器设置于所述导热件；

所述控制器分别与所述温度传感器和所述加热件电连接，所述温度传感器用于检测所述导热件上的温度，并向所述控制器发出检测到的温度信号，所述控制器用于根据所述温度信号向所述加热件发出加热信号，通过所述加热信号能够控制所述加热件的加热时长、加热速度以及加热温度。

10.一种光纤传感器的退火方法，采用上述权利要求1至权利要求9中任一项光纤传感器的退火装置，其特征在于，

包括以下阶段：

升温阶段：将封装完成的光纤传感器固定于所述固定通孔，以将所述光纤传感器的入射光纤涂覆层部分固定在所述冷却腔内，将所述光纤传感器中的毛细管部分经所述固定通孔的一端开口穿入至所述高温腔中，所述加热模块以预设加热速度升温至预设温度以对高温腔内的毛细管部分进行加热；向所述冷却通道内输入冷却液，以对所述入射光纤涂覆层部分进行降温；

均热保温阶段：保温预设时长；

慢冷阶段：停止加热模块加热，且当所述高温腔内的温度小于150℃时，所述冷却通道停止进液。

Images