CN117310868A - 一种光纤光栅拉伸设备及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤光栅拉伸设备及其使用方法，包括机体，机体上设置有操作台，操作台上设置有加热部，机体对应加热部的两侧设置有用于夹持光纤的夹持件，其中一侧的夹持件上设置有调节其移动张紧光纤的调节件，机体的一侧设置有波长显示装置，波长显示装置与光纤连接显示光纤光栅波长，只需操作一侧的调节件即可实现光纤的张紧，操作简单且方便，适合工业化大批量生产制备，调节件以及夹持件可以确保拉伸过程高度可控，光纤光栅在加热点胶后不会因温度变化导致形变从而影响最终波长，取得了在制作过程中即实现波长高度一致、可控的有益效果，借助风扇进行降温散热且可以同时生产多个，有效提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及光纤拉伸领域，尤其是涉及一种光纤光栅拉伸设备及其使用方法。
背景技术
在光纤光栅类传感器制作过程中，一般都需对光纤光栅进行预拉伸。但由于缺少在期望的目标波长处进行光纤固定、精密调节和稳定控制等原因，现有技术所得成品往往目标波长离散大、效率低，尤其是粘贴基片型应变传感器更难控制。
例如公告号为CN209303129U的中国专利公开了一种用于光纤光栅与传感器内芯胶粘加热的装置，包括光学平台、加热平台、内芯平台、加热器和若干光学调整器。该方案虽然能够一次加工多个且具有温控装置，但是存在系统操作过于繁琐，不适合工业化大批量生产制备。
发明内容
为了进一步提高操作便利性以及便于工业化批量生产，本申请提供一种光纤光栅拉伸设备。
本申请提供一种光纤光栅拉伸设备，采用如下的技术方案：
一种光纤光栅拉伸设备，包括机体，所述机体上设置有操作台，所述机体两侧设置有用于夹持光纤的夹持件，其中一侧的夹持件上设置有调节其移动张紧光纤的调节件，所述机体的一侧设置有波长显示装置，所述波长显示装置与光纤连接显示光纤光栅波长。
可选的，所述操作台上设置有加热部，所述操作台的顶部嵌设有加热板以形成加热部，所述机体一侧设置有与加热板电连接的温控模块，所述温控模块对加热板的温度进行调节。
可选的，所述机体内部设置有冷却通风道，所述机体对应冷却通风道的两端侧壁设置有风扇，所述风扇相对设置，所述机体的底部开设有散热孔。
可选的，所述夹持件包括气动夹爪或电动夹爪，所述气动夹爪或电动夹爪均包括相对设置的夹持板，所述夹持板相向的一侧设置有软质层。
可选的，所述调节件包括千分尺，所述千分尺与夹持件连接驱使其移动调节，所述千分尺上具有读数显示器。
可选的，所述加热板上还连接有定时模块，所述定时模块用于对加热板的固化时间进行定时。
可选的，所述波长显示装置包括解调仪和计算机，所述解调仪一端与光纤端部连接，另一端与计算机电连接。
本申请还提供一种光纤光栅拉伸设备的使用方法，具有波长可控性强、成品稳定性高的优点，采用如下的技术方案：
一种光纤光栅拉伸设备的使用方法，包括以下步骤：
步骤1，将传感器内芯放置在操作台上，传感器内芯与光纤的粘接
处位于加热部上；
步骤2，将光纤的两端分别放置在夹持件内，光纤上的光栅位于传感器内芯的正中间；
步骤3，关闭其中一个夹持件夹紧光纤一端，拉紧光纤后再关闭另一个夹持件夹紧光纤；
步骤4，调整传感器内芯，让光纤落入传感器内芯的凹槽中间，光栅位于传感器内芯的正中间；
步骤5，将光纤的一端与波长显示装置连接，观察波长是否正常，如波长不正常，操作调节件拉伸光纤进行调节；
步骤6，依据固定胶的要求，设置稳定温度值和固化时间值，开启加热部进行加热；
步骤7，在传感器内芯的沟槽内点胶，打开定时开关，等待固化；
步骤8，操作调节件卸力到光纤松弛，打开夹持件，取出粘接完成的传感器内芯和光纤。
可选的，步骤7中点胶使用是353ND胶，预先设定固化时间，固化后自动开启风扇进行散热冷却。
可选的，在步骤6加热至设定温度值后，操作调节件拉伸光纤使得波长大于步骤5中的波长。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、将光纤的一端通过一侧夹持件固定，只需操作调节件驱使另一侧夹持件移动以达到对于光纤的张紧，结构简单且操作方便快捷，具备良好的操作便利性且适合工业化大批量生产制备；
2、通过机体上的调节件以及夹持件可以确保拉伸过程高度可控，光纤光栅在加热点胶后不会因温度变化导致形变从而影响最终波长，取得了在制作过程中即实现波长高度一致、可控的有益效果；
3、点胶固化后，可以通过风扇加速冷却，有效缩短冷却的时间，从而提高生产效率；
4、加热板的温度可以通过温控模块进行调节，加热板加热固化胶水的时间可以根据不同固定胶的要求，通过定时模块进行定时，确保胶水可以良好的固化，能够适用于更多生产场合的需要，更加实用。
附图说明
图1是实施例1的整体结构图。
图2是实施例1中机体内部的结构展示图。
图3是实施例2中传感器内芯的结构示意图。
附图标记说明：
1、机体；2、波长显示装置；3、壳体；4、操作台；5、通槽；6、夹持件；7、夹持板；8、软质层；9、加热板；10、电阻丝；11、嵌槽；12、温控模块；13、定时模块；14、千分尺；15、调节旋钮；16、开关件；17、风扇；18、散热孔；19、计算机；20、基板；21、基片；22、沟槽；23、光纤；24、光栅；25、凹槽；26、冷却通风道。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
实施例1
一种光纤光栅拉伸设备，如图1和图2所示，包括机体1，在机体1的一侧放置有波长显示装置2，机体1包括壳体3以及操作台4，壳体3的顶部开设有供操作台4穿出的通槽5，壳体3的顶壁对应操作台4的两侧设置有用于夹持光纤23两端端部的夹持件6，夹持件6关于操作台4对称设置，操作台4两侧的夹持件6一一对应且沿操作台4的长度方向间隔设置有多个，本实施例中操作台4一侧的夹持件6间隔设置有6个，即可以同时实现对于6组光纤光栅的拉伸调节，本实施例中夹持件6采用的是气动夹爪，在其他实施例中夹持件6还可以采用电动夹爪，气动夹爪包括对称设置有两个夹持板7，两个夹持板7之间形成用于夹持光纤23端部的夹持腔，通过驱使两个夹持板7相向或背向同步移动以实现夹紧以及松开，在壳体3的前端表面设置有与各个夹持件6一一对应的开关件16，通过开关件16的按压可以实现对于夹持件6的启闭控制，夹持板7相向的一侧表面均设置有软质层8以对光纤23进行保护，避免夹紧过程中损伤光纤23的情况，本实施例中软质层8采用的是橡胶层，在其他实施例中还可以是硅胶层。
如图1和图2所示，在操作台4的顶壁上设置有加热部，加热部包括加热板9，操作台4的顶壁上开设有供加热板9嵌入的嵌槽11，嵌槽11的底部设置有用于对加热板9进行加热的电阻丝10，这样电阻丝10产生的热量位于嵌槽11内且被加热板9盖住不易流失，热量能够更高效的被利用，达到一定节能的目的，本实施例中加热板9可以采用具有良好导热性能的铝板以助于更好的加热，另外在加热板9上还电连接有控制器，控制器上具有温控模块12以及定时模块13，温控模块12上具有温度显示单元，温度显示单元用于对加热板9的温度进行及时显示，温控模块12用于对加热板9的温度进行调节设定，针对不同规格型号产品可以采用合适的温度进行加热，定时模块13用于对加热板9的固化时间进行定时，由于生产过程中光纤23与传感器内芯之间采用胶水进行粘接固定，这样固化时间可以根据实际需要进行设定调节，能够满足更多不同场合的使用需要，具备更好的实用性。
如图1和图2所示，在壳体3的前端设置有用于对光纤23拉伸程度进行调节的调节件，调节件与加热板9一侧的夹持件6一一对应设置，本实施例中调节件采用的是千分尺14，在其他实施例中调节件也可以采用收卷盘等可以直线拉动夹持件6移动实现光纤23张紧的结构件，千分尺14包括测微螺杆以及调节旋钮15，测微螺杆连接夹持件6驱使其移动张紧光纤23，这样实际使用过程中通过转动调节旋钮15即可实现对于光纤23拉伸程度松紧的调节，而且采用千分尺14进行调节具有调节精度高的优点，千分尺14上具有读数显示器，可以更加精准得知调节旋钮15当前的调节量。
如图1和图2所示，在壳体3对应加热板9处中空形成冷却通风道26，壳体3对应冷却通风道26两端相对的两侧壁上开设有供风扇17安装的安装槽，壳体3两侧上的风扇17相对设置，风扇17的出风方向可以同向也可以相向，本实施例中相对的两个风扇17的出风方向均朝向机体1内部，同时在壳体3的底壁上开设有贯穿且均匀分布的散热孔18，这样在完成加热后，可以通过开启风扇17来实现壳体3内部气体的流动以达到机体1的高效散热，这样无需等其自然降温散热，缩短生产加工时间，有效提高生产效率。
如图1所示，本实施例中波长显示装置2包括解调仪(图中未示出)以及计算机19，解调仪的一端与光纤23端部电连接，另一端电连接到计算机19上，计算机19可以对光纤23波长进行显示，从而在使用调节件对光纤23拉伸程度进行调节时，可以及时得知当前的光纤23波长，以助于将光纤23波长调节至所需的状态。
实施例2
一种光纤光栅拉伸设备的使用方法，如图3所示，以一种光纤光栅应变传感器的生产要求波长为1556.5nm为例，一种光纤光栅应变传感器的传感器内芯包括基片21以及基板20，具体包括以下步骤：
步骤1，将贴有基片21的基板20放到机体1的操作台4上，贴基片21的位置要位于加热板9上；
步骤2，将光纤23一端去皮，用酒精+棉花擦拭干净，切割后熔接光纤接头；
步骤3，打开操作台4两侧对称设置的前后夹持件6，将光纤23的两端分别放入夹持件6内，保持光纤23上的光栅24位于基片21的正中间；
步骤4，关闭机体1前端的夹持件6以夹紧光纤23的上端，然后拉住光纤23，再关闭机体1后端的夹持件6，需要注意的是光纤23两端需紧靠加热板9的边缘；
步骤5，调整基板20，让光纤23落入基片21的凹槽25中间，光栅24位置位于基片21的正中间；
步骤6，光纤接头与解调仪相连，在计算机19上观察波长是否正常，如果波长不正常，调节千分尺14的调节旋钮15，将波长拉伸到1557.5nm；
步骤7，开启加热板9进行加热，同时按比例混合353ND胶；
步骤8，加热温度达到80℃时，操作调节旋钮15，将波长调节到1558.0nm，并进行锁定；
步骤9，在基片21中间的沟槽22内点353ND胶，胶量需要填满整个沟槽22，等待固化；
步骤10，通过定时模块13对固化时间进行设定，固化时间设定为45分钟；
步骤11，固化完成后，风扇17自动开启进行散热降温，当温度降到40℃以下时，缓慢反方向旋转调节旋钮15进行卸力到光纤23松弛，将上半部分光纤23用刀片切割后，打开夹持件6，小心取出基板20和光纤23；
步骤12，将基板20放置在测试台上，等待冷却至室温；
步骤13，在基片21旁临时放上垫板，压上金属块，读取并记录室内温度和波长数据，确认是否满足要求(1556.5nm±0.3nm)，金属块压在垫板上，垫板压在基板20上以保持其水平，以确保测试的精准性；
步骤14，盘好光纤23尾端，用高温胶带进行临时固定。
实施例3
一种光纤光栅拉伸设备的使用方法，以一种光纤光栅振动传感器的生产要求波长为1555.5nm为例，一种光纤光栅振动传感器的传感器内芯包括固定架、质量块以及连接架，具体包括以下步骤：
步骤1，将质量块卡在工装上，放入固定架，在固定架与质量块之间放入连接架形成传感器内芯；
步骤2，将传感器内芯放置在操作台4的加热板9上，固定架与质量块上的沟槽对准夹持件6的中间并检查各部件是否平整；
步骤3，将光栅24放入夹持件6和传感器内芯的沟槽内，使光栅24的栅区标记在固定架与质量块的空隙正中间；
步骤4，关闭前端的夹持件6，轻拉光纤23使整根光纤23拉直，关闭后端的夹持件6；
步骤5，调整传感器内芯的位置，让光栅24栅区的标记位置在空隙正中间，栅区标记位置不得与沟槽接触，光纤23、光栅24与夹持件6成一直线；
步骤6，将光纤23接头接入解调仪，在计算机19上观察波长是否正常，如果波长不正常，调节千分尺14的调节旋钮15，将波长拉伸到15556.5nm，再用红光笔检测栅区位置，栅区需位于中间位置；
步骤7，开启加热板9进行加热，同时按比例混合353ND胶；
步骤8，加热温度达到80℃时，操作调节旋钮15，将波长调节到1557nm，并进行锁定，再次目测栅区位置是否准确；
步骤9，进行点胶操作，点胶位置为固定孔和沟槽处，固定孔处必须填满，沟槽处填充一半，等待固化；
步骤10，通过定时模块13对固化时间进行设定，固化时间设定为50分钟；
步骤11，固化完成后，风扇17自动开启进行散热降温，待加热板9温度降到室温附近时，读取波长数值是否正常1555.5nm，查看光谱是否正常；
步骤12，缓慢反方向旋转调节旋钮15进行卸力到光纤23松弛，看光谱和波长数值是否正常；
步骤13，打开夹持件6并取出传感器，去掉工装，用剪刀去除多余部分的光纤23，用704胶固定端面；
步骤14，轻轻移动质量块，检测光谱信号没有异常。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光纤光栅拉伸设备，包括机体(1)，其特征在于：所述机体(1)上设置有操作台(4)，所述机体(1)的两侧设置有用于夹持光纤(23)的夹持件(6)，其中一侧的夹持件(6)上设置有调节其移动张紧光纤(23)的调节件，所述机体(1)的一侧设置有波长显示装置(2)，所述波长显示装置(2)与光纤(23)连接显示光纤光栅波长。
2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅拉伸设备，其特征在于：所述操作台(4)上设置有加热部，所述操作台(4)的顶部嵌设有加热板(9)以形成加热部，所述机体(1)一侧设置有与加热板(9)电连接的温控模块(12)，所述温控模块(12)对加热板(9)的温度进行调节。
3.根据权利要求2所述的一种光纤光栅拉伸设备，其特征在于：所述机体(1)内部设置有冷却通风道(26)，所述机体(1)对应冷却通风道(26)的两端侧壁设置有风扇(17)，所述风扇(17)相对设置，所述机体(1)的底部开设有散热孔(18)。
4.根据权利要求1所述的一种光纤光栅拉伸设备，其特征在于：所述夹持件(6)包括气动夹爪或电动夹爪，所述气动夹爪或电动夹爪均包括相对设置的夹持板(7)，所述夹持板(7)相向的一侧设置有软质层(8)。
5.根据权利要求1所述的一种光纤光栅拉伸设备，其特征在于：所述调节件包括千分尺(14)，所述千分尺(14)与夹持件(6)连接驱使其移动调节，所述千分尺(14)上具有读数显示器。
6.根据权利要求2所述的一种光纤光栅拉伸设备，其特征在于：所述加热板(9)上还连接有定时模块(13)，所述定时模块(13)用于对加热板(9)的固化时间进行定时。
7.根据权利要求1所述的一种光纤光栅拉伸设备，其特征在于：所述波长显示装置(2)包括解调仪和计算机(19)，所述解调仪一端与光纤(23)端部连接，另一端与计算机(19)电连接。
8.一种光纤光栅拉伸设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将传感器内芯放置在操作台(4)上，传感器内芯与光纤的粘接
处位于加热部上；
步骤2，将光纤(23)的两端分别放置在夹持件(6)内，光纤(23)上的光栅(24)位于传感器内芯的正中间；
步骤3，关闭其中一个夹持件(6)夹紧光纤(23)一端，拉紧光纤(23)后再关闭另一个夹持件(6)夹紧光纤(23)；
步骤4，调整传感器内芯，让光纤(23)落入传感器内芯的凹槽(25)中间，光栅(24)位于传感器内芯的正中间；
步骤5，将光纤(23)的一端与波长显示装置(2)连接，观察波长是否正常，如波长不正常，操作调节件拉伸光纤(23)进行调节；
步骤6，依据固定胶的要求，设置稳定温度值和固化时间值，开启加热部进行加热；
步骤7，在传感器内芯的沟槽(22)内点胶，打开定时开关，等待固化；
步骤8，操作调节件卸力到光纤(23)松弛，打开夹持件(6)，取出粘接完成的传感器内芯和光纤(23)。
9.根据权利要求8所述的一种光纤光栅拉伸设备的使用方法，其特征在于，步骤7中点胶使用是353ND胶，预先设定固化时间，固化后自动开启风扇(17)进行散热冷却。
10.根据权利要求8所述的一种光纤光栅拉伸设备的使用方法，其特征在于，在步骤6加热至设定温度值后，操作调节件拉伸光纤(23)使得波长大于步骤5中的波长。
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