CN202582782U - Fbg温度传感器的封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种FBG温度传感器的封装结构，包括光纤光栅，光纤光栅设置于封装不锈钢管内，封装不锈钢管由中间的圆柱部分和左右两端的半圆柱部分构成，中间的圆柱部分的两端口设置有玻璃焊料，封装不锈钢管中间的圆柱部分的两端口与光纤光栅两端的尾纤焊接连接，尾纤设置于松套管内，松套管设置于封装不锈钢管的半圆柱部分的槽内，并顶到玻璃焊料处，封装不锈钢管的外部套设热缩管，热缩管外部套设不锈钢管，不锈钢管的两端套入有铠装光缆，铠装光缆顶住热缩管。本实用新型采用无胶化封装，不受材料长期应力和应变的影响；且光纤光栅完全密闭，不受外界环境湿度影响；此外，光纤光栅表面无需镀膜处理，无需激光焊接，工艺简单，量产能力强。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种封装结构，尤其涉及一种FBG温度传感器的封装结构。
背景技术
1978年，加拿大通信研究中心的K.O.Hill等人发现了掺锗光纤的光敏特性并制作出世界上第一根光纤光栅，随着后来光栅技术的进步和低温高压载氢敏化处理技术的发现，使光纤光栅的批量生产成为可能，光纤光栅开始走向实用化，广泛应用于光纤通信和光纤传感领域。目前光纤光栅已经广泛应用于应变、温度、压力等众多物理参量的静态及动态测量，在传感领域发挥了重要的作用。这些传感器主要包括光纤光栅应变传感器、温度传感器、加速度传感器、位移传感器等。温度也是直接影响光纤光栅波长变化的因素，人们常常直接将裸光纤光栅作为温度传感器直接应用。同光纤光栅应变传感器一样，光纤光栅温度传感器也需要进行封装，封装技术的主要作用是保护和增敏，人们希望光纤光栅能够具有较强的机械强度和较长的寿命，与此同时，还希望能在光纤传感中通过适当的封装技术提高光纤光栅对温度的响应灵敏度。
在现有的FBG温度传感器中，通常采用三种封装结构：第一种是采用点胶方式固定光栅的封装结构，但是胶属于软体物质容易受应力影响，同时受外界影响容易老化变质影响FBG温度传感器的性能，使其长期温度稳定性差；第二种是采用光纤表面金属镀膜处理的封装结构，此类技术对工艺要求高，并且成本高，容易影响光纤光栅性能；第三种是采用激光焊接的封装结构，其焊件位置需要非常精确，务必在激光束的聚焦范围内，并且需要使用高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变，不适合生产线，生产成本高昂。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种FBG温度传感器的封装结构，以解决传统的FBG温度传感器的封装结构容易受应力影响，影响传感器性能，长期温度稳定性差、成本高的问题。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：
一种FBG温度传感器的封装结构，包括光纤光栅，所述光纤光栅设置于封装不锈钢管内，所述封装不锈钢管由中间的圆柱部分和左右两端的半圆柱部分构成，中间的圆柱部分的两端口处设置有玻璃焊料，封装不锈钢管中间的圆柱部分的两端口与光纤光栅两端的尾纤焊接连接，所述尾纤设置于松套管内，所述松套管设置于封装不锈钢管的半圆柱部分的槽内，并顶到玻璃焊料处，所述封装不锈钢管的外部套设有热缩管，且所述热缩管外部套设有不锈钢管，所述不锈钢管的两端套入有铠装光缆，所述铠装光缆顶住热缩管。
进一步的，所述光纤光栅为具有聚酰亚胺涂覆层的光纤光栅。
进一步的，所述封装不锈钢管内径为1mm，外径为2.2mm，长度为70mm，其中间的圆柱部分为30mm，左右两端的半圆柱部分均为20mm，且其切割深度为0.7～0.9mm。
进一步的，所述光纤光栅设置于封装不锈钢管的中间的圆柱部分内。
进一步的，所述铠装光缆与不锈钢管通过压接钳压接连接。
本实用新型的有益效果为，与现有FBG温度传感器的封装结构相比，本实用新型所述FBG温度传感器的封装结构具有以下优点：
1)采用无胶化封装，使得FBG温度传感器不受材料长期应力和应变的影响；
2)生产设备成本低廉，生产成本低；
3)光纤光栅部分完全密闭，不受外界环境湿度影响；
4)光纤光栅表面无需任何镀膜处理，工艺简单；
5)无需激光焊接，操作简单，量产能力强；
6)所述光纤光栅为具有聚酰亚胺涂覆层的光纤光栅，温度稳定性好，线性度好，可长期工作于350℃以内的高温环境中。
附图说明
图1为本实用新型FBG温度传感器的封装结构的剖面图；
图2为本实用新型FBG温度传感器的封装结构的焊接操作台结构示意图；
图3为采用本实用新型的FBG温度传感器的升温过程曲线图；
图4为采用本实用新型的FBG温度传感器的降温过程曲线图。
图中：
1、铠装光缆；2、不锈钢管；3、热缩管；4、封装不锈钢管；5、尾纤；6、光纤光栅；7、松套管；8、玻璃焊料；9、电烙铁；10、支架。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
请参照图1所示，于本实施例中，一种FBG温度传感器的封装结构，包括光纤光栅6及封装不锈钢管4，所述封装不锈钢管4由中间的圆柱部分和左右两端的半圆柱部分构成，封装不锈钢管4内径为1mm，外径为2.2mm，长度为70mm，中间的圆柱部分为30mm，左右两端的半圆柱部分均为20mm，且其切割深度为0.7～0.9mm，所述光纤光栅6为具有聚酰亚胺涂覆层的光纤光栅6，其设置于封装不锈钢管4的中间的圆柱部分，所述中间的圆柱部分的两端口处设置有玻璃焊料8，封装不锈钢管4的中间的圆柱部分的两端口与光纤光栅6两端的尾纤5焊接连接，所述尾纤5设置于松套管7内，所述松套管7设置于封装不锈钢管4的半圆柱部分的槽内，并顶到玻璃焊料8处，所述封装不锈钢管4的外部套设有热缩管3，且所述热缩管3外部套设有不锈钢管2，所述不锈钢管2的两端套入有铠装光缆1，所述铠装光缆1顶住热缩管3，且其与不锈钢管2通过压接钳压接连接。
请参照图2所示，本实用新型封装时，先将光纤光栅6放进封装不锈钢管4中间的圆柱部分，并在中间的圆柱部分两端口处放置玻璃焊料8，将封装不锈钢管4固定于图2所示的焊接操作台的支架10上，并用电烙铁9将封装不锈钢管4中间的圆柱部分的两端口与光纤光栅6两端的尾纤5焊接连接，两端尾纤5套入松套管7并顶到玻璃焊料8处，把热缩管3套设于封装不锈钢管4上，加热使其包紧封装不锈钢管4，将套设有热缩管3的封装不锈钢管4放进不锈钢管2中，并在不锈钢管2左右两端套入铠装光缆1，铠装光缆1顶到热缩管3，并用压接钳两端压紧。
请参阅图3和图4所示，图3为采用本实用新型的FBG温度传感器的升温过程曲线图；图4为采用本实用新型的FBG温度传感器的降温过程曲线图；图中横坐标表示温度，单位为摄氏度，纵坐标表示光纤光栅的中心波长，单位为纳米，从两图中可以看出，采用本实用新型FBG温度传感器封装结构的光纤光栅温度传感器具有非常好的线性度和灵敏度。
以上实施例只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施例限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种FBG温度传感器的封装结构，包括光纤光栅，其特征在于：所述光纤光栅设置于封装不锈钢管内，所述封装不锈钢管由中间的圆柱部分和左右两端的半圆柱部分构成，中间的圆柱部分的两端口处设置有玻璃焊料，封装不锈钢管中间的圆柱部分的两端口与光纤光栅两端的尾纤焊接连接，所述尾纤设置于松套管内，所述松套管设置于封装不锈钢管的半圆柱部分的槽内，并顶到玻璃焊料处，所述封装不锈钢管的外部套设有热缩管，且所述热缩管外部套设有不锈钢管，所述不锈钢管的两端套入有铠装光缆，所述铠装光缆顶住热缩管。
2.根据权利要求1所述的FBG温度传感器的封装结构，其特征在于：所述光纤光栅为具有聚酰亚胺涂覆层的光纤光栅。
3.根据权利要求1所述的FBG温度传感器的封装结构，其特征在于：所述封装不锈钢管内径为1mm，外径为2.2mm，长度为70mm，其中间的圆柱部分为30mm，左右两端的半圆柱部分均为20mm，且其切割深度为0.7～0.9mm。
4.根据权利要求1所述的FBG温度传感器的封装结构，其特征在于：所述光纤光栅设置于封装不锈钢管的中间的圆柱部分内。
5.根据权利要求1所述的FBG温度传感器的封装结构，其特征在于：所述铠装光缆与不锈钢管通过压接钳压接连接。
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