CN212645740U - 一种用于光纤传感的铰链式可串联封装结构 - Google Patents

Abstract

涉及一种用于光纤传感的铰链式可串联封装结构，包括一体成型的左右分布的第一测试基片和第二测试基片，第一测试基片的左端设置有第一连接部，第二测试基片的右端设置有第二连接部；第一测试基片和第二测试基片的下表面的对称线上设置有光纤安装槽，其上设置有用于配合金属键固定光纤的位于第一测试基片的左端的第一粘接点、位于第一测试基片和第二测试基片之间的第二粘接点，以及位于第二测试基片的右端的第三粘接点，第三粘接点和第二粘接点之间的光纤通过环氧胶固定在光纤安装槽内，第二连接部的下表面安装有连接第三粘接点的保护套。实现了应变测试、应变补偿测试、温度测试同步进行，有助于测试数据的处理，满足工程应用中的多参量要求。

Description

一种用于光纤传感的铰链式可串联封装结构

技术领域

本实用新型涉及光纤传感器领域，尤其涉及一种用于光纤传感的铰链式可串联封装结构。

背景技术

光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，具有光纤及光学测量的特点，有一系列独特的优点。电绝缘性能好，抗电磁干扰能力强，非侵入性，高灵敏度，容易实现对被测信号的远距离监控，耐腐蚀，防爆，光路有可挠曲性，便于与计算机联接。

光纤传感技术主要包括法布里珀罗型传感器，光纤光栅类传感器，分布式光纤传感器，其核心传感器件和传输器件均为光纤，由于裸的光纤直径只有125微米，在工程施工中容易损伤，而且安装好的裸光纤传感器稍有不慎就会被破坏，因此需要采用一些封装方法保护光纤；利用光纤传感器进行测试的另外一个难题是温度、应变交叉敏感问题，在进行应变测试时候，温度也无时无刻不在影响光信号的变化，在进行温度测试时候，应变也干扰了测试的效果，要促进光纤传感器的实用化，就必须采用各种封装技术，或者剔除温度影响，或者实现温度、应变双参数或多参数的同时测量。

近年来分布式光纤传感技术发展迅速，整根光纤作为传感器，一体化封装困难；当光纤传感器铺设物体跨度大、温度梯度明显的时候，还需要额外平行铺设一根光纤传感器用于温度补偿。目前常规的封装方式是使用不锈钢管进行封装，光纤传感器整个被包覆在不锈钢管内部，封装长度为40mm以上，可以达到密封保护，但是不能独立解决温度补偿问题，也不能解决分布式传感要求的连续封装测试问题。

综上，对光纤传感器封装技术进行研究，设计更好的封装结构和工艺非常重要，直接影响到光纤传感器是否能从实验室走向实际工程，设计一种适用于分布式光纤传感的封装结构是业界亟待解决的技术难题。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种用于光纤传感的铰链式可串联封装结构。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于光纤传感的铰链式可串联封装结构，包括一体成型的第一测试基片和第二测试基片，第二测试基片位于第一测试基片的右侧，第一测试基片的左端设置有第一连接部，第二测试基片的右端设置有第二连接部，第一连接部用于与相邻的用于光纤传感的铰链式可串联封装结构的第二连接部铰接；第一测试基片和第二测试基片的下表面的对称线上设置有光纤安装槽，光纤安装槽上设置有第一粘接点、第二粘接点和第三粘接点，其中，第一粘接点位于第一测试基片的左端，第二粘接点位于第一测试基片和第二测试基片之间，第三粘接点位于第二测试基片的右端，光纤安装槽用于安装光纤，第一粘接点、第二粘接点和第三粘接点用于配合金属键固定光纤，第三粘接点和第二粘接点之间的光纤通过环氧胶固定在光纤安装槽内，第二连接部的下表面安装有保护套，保护套连接第三粘接点上。

在一种可能的实施方式中，光纤安装槽为0.2mm矩形槽。

在一种可能的实施方式中，第一连接部的上表面和第二连接部的上表面设置有为弧形槽，第一连接部设置有向第一测试基片一侧凹陷的凹槽，第二连接部为凸起。

在一种可能的实施方式中，第一粘接点和第二粘接点均为圆形沉孔，用来滴入粘接剂，第一粘接点和第二粘接点内粘接的金属键为第一圆形金属键和第二圆形金属键。

在一种可能的实施方式中，第三粘接点为方形沉孔，用来滴入粘接剂，第三粘接点内粘接的金属键为方形金属键。

在一种可能的实施方式中，第一连接部的上表面，以及第二测试基片的上表面的两端均设置有椭圆形沉孔，作为焊接区域。

本实用新型实现了应变测试、应变补偿测试、温度测试同步进行，有助于测试数据的处理，满足工程应用中的多参量要求。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种用于光纤传感的铰链式可串联封装结构的下表面的示意图；

图2为图1加上金属键后的一种示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种用于光纤传感的铰链式可串联封装结构的上表面的示意图；

图4为2个用于光纤传感的铰链式可串联封装结构串联在一起的示意图；

图5为三个功能区的划分示意图；

附图标记说明：

1-1：第一连接部；1-2：第二连接部；2：光纤安装槽；3-1：第一粘接点；3-2：第二粘接点；3-3：第三粘接点；4-1：第一圆形金属键；4-2：第二圆形金属键；4-3：方形金属键；5：保护套管；6：椭圆形沉孔；7：第一测试基片；8：第二测试基片；9：温度测试区；10：销钉；11：应变测试区；12：应变补偿区。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1-5，本实用新型实施例提供一种用于光纤传感的铰链式可串联封装结构，包括一体成型的第一测试基片7和第二测试基片8，所述第二测试基片8位于所述第一测试基片7的右侧，所述第一测试基片7的左端设置有第一连接部1-1，所述第二测试基片8的右端设置有第二连接部1-2，所述第一连接部1-1用于与相邻的用于光纤传感的铰链式可串联封装结构的第二连接部1-2铰接。

第一测试基片7和第二测试基片8的下表面的对称线上设置有光纤安装槽2，所述光纤安装槽2上设置有第一粘接点3-1、第二粘接点3-2和第三粘接点3-3，其中，所述第一粘接点3-1位于所述第一测试基片7的左端，所述第二粘接点3-2位于所述第一测试基片7和第二测试基片8之间，所述第三粘接点3-3位于所述第二测试基片8的右端，所述光纤安装槽2用于安装光纤，所述第一粘接点3-1、第二粘接点3-2和第三粘接点3-3用于配合金属键固定光纤，所述第三粘接点3-3和第二粘接点3-2之间的光纤通过环氧胶固定在所述光纤安装槽2内，所述第二连接部1-2的下表面安装有保护套5，所述保护套5连接所述第三粘接点3-3上。

第一粘接点3-1和第二粘接点3-2之间的区域即为应变测试区11，第二粘接点3-2和第三粘接点3-3之间的区域即为应变补偿区12，保护套管5的区域即为温度测试区9。这里划分功能区只是以三个粘接点为分界，并不是只指代上下表面，而是指代整个基片。

在一个示例中，所述光纤安装槽2为0.2mm矩形槽，用来固定光纤，该表面贴近待测结构表面，能够保护光纤传感器不暴露在外面，发挥保护作用。

在一个示例中，所述第一连接部1-1的上表面和所述第二连接部1-2的上表面设置有为弧形槽，所述第一连接部1-1设置有向第一测试基片7一侧凹陷的凹槽，所述第二连接部1-2为凸起，一个铰链式可串联封装结构的凸起插入到另一个铰链式可串联封装结构的凹槽内，弧形槽的中心对齐，插入销钉10即可实现两个封装结构的串联。

在一个示例中，第一粘接点3-1和第二粘接点3-2均为圆形沉孔，用来滴入粘接剂，第一粘接点3-1和第二粘接点3-2内粘接的金属键为第一圆形金属键4-1和第二圆形金属键4-2。

在一个示例中，第三粘接点3-3为方形沉孔，用来滴入粘接剂，第三粘接点3-3内粘接的金属键为方形金属键4-3。

在一个示例中，所述保护套管5为柔性聚四氟乙烯材料，光纤在套管内可以自由伸缩。

在一个示例中，第一连接部1-1的上表面，以及第二测试基片8的上表面的两端均设置有椭圆形沉孔6，作为焊接区域，焊接区域是固定封装结构的重要部分，使用电流焊可使封装材料固定在待测结构表面，安装时候其底面和待测物体紧密贴合，电流焊使得封装结构和待测物体能够紧密结合。

当对光纤传感器进行封装时候，分布式光纤传感器固定在光纤安装槽内，穿过保护套管延伸到下一个封装结构内，相邻两个封装结构可以通过销钉10铰接，实现串联的安装，且铰链结构有转动自由度，调节两个封装结构之间的使用角度，可以适应弯曲的安装面。

在应变测试区域，光纤两端被固定，包含在焊接区域所形成的区域内，即获取该区域的应变，应变补偿区和应变测试区域尺寸相同，该区域不受待测物体应变影响，其作用是测试温度作用下封装结构的热应变；在保护套管5内的光纤自由伸缩，仅受环境温度影响，实现温度测试区域9的功能。焊接区域使用电流焊可使光纤传感的铰链式可串联封装结构固定在待测结构表面。所述应变测试区是进行应变传感的区域，焊接安装后，和待测结构发生同步变化，受温度和结构应变综合影响。所述应变补偿区仅感受温度作用下的应变变化。所述温度测试区9，光纤在保护套管内部自由伸缩，仅感受温度影响，外界应变不能耦合到管道内。

本实用新型实施例提供的用于光纤传感的铰链式可串联封装结构，功能上实现了应变测试、应变补偿测试、温度测试三者的同时测量，极大提高了测试效率，有助于获得准确的结果。

在分布式光纤传感器安装时候，所述铰链式可串联封装结构能够保护光纤不被破坏，同时该结构可串联，实现连续的传感测试，即使在弯曲结构表面也能够很好适应。

在金属结构表面，可使用电流焊直接焊接安装，这种安装方式更加稳定，相比有机胶水，不会产生退化，应变/温度传递效率高。

在一个示例中，制做光纤安装槽2优先选用激光加工方式，如果基片材料通过三维打印方式制作，则可一次成型。

以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、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，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于光纤传感的铰链式可串联封装结构，其特征在于，包括一体成型的第一测试基片(7)和第二测试基片(8)，所述第二测试基片(8)位于所述第一测试基片(7)的右侧，所述第一测试基片(7)的左端设置有第一连接部(1-1)，所述第二测试基片(8)的右端设置有第二连接部(1-2)，所述第一连接部(1-1)用于与相邻的用于光纤传感的铰链式可串联封装结构的第二连接部(1-2)铰接；

第一测试基片(7)和第二测试基片(8)的下表面的对称线上设置有光纤安装槽(2)，所述光纤安装槽(2)上设置有第一粘接点(3-1)、第二粘接点(3-2)和第三粘接点(3-3)，其中，所述第一粘接点(3-1)位于所述第一测试基片(7)的左端，所述第二粘接点(3-2)位于所述第一测试基片(7)和第二测试基片(8)之间，所述第三粘接点(3-3)位于所述第二测试基片(8)的右端，所述光纤安装槽(2)用于安装光纤，所述第一粘接点(3-1)、第二粘接点(3-2)和第三粘接点(3-3)用于配合金属键固定光纤，所述第三粘接点(3-3)和第二粘接点(3-2)之间的光纤通过环氧胶固定在所述光纤安装槽(2)内，所述第二连接部(1-2)的下表面安装有保护套(5)，所述保护套(5)连接所述第三粘接点(3-3)上。

2.根据权利要求1所述的用于光纤传感的铰链式可串联封装结构，其特征在于，所述光纤安装槽(2)为0.2mm矩形槽。

3.根据权利要求1所述的用于光纤传感的铰链式可串联封装结构，其特征在于，所述第一连接部(1-1)的上表面和所述第二连接部(1-2)的上表面设置有为弧形槽，所述第一连接部(1-1)设置有向第一测试基片(7)一侧凹陷的凹槽，所述第二连接部(1-2)为凸起。

4.根据权利要求1所述的用于光纤传感的铰链式可串联封装结构，其特征在于，所述第一粘接点(3-1)和所述第二粘接点(3-2)均为圆形沉孔，用来滴入粘接剂，所述第一粘接点(3-1)和所述第二粘接点(3-2)内粘接的金属键为第一圆形金属键(4-1)和第二圆形金属键(4-2)。

5.根据权利要求1所述的用于光纤传感的铰链式可串联封装结构，其特征在于，所述第三粘接点(3-3)为方形沉孔，用来滴入粘接剂，第三粘接点(3-3)内粘接的金属键为方形金属键(4-3)。

6.根据权利要求1所述的用于光纤传感的铰链式可串联封装结构，其特征在于，所述第一连接部(1-1)的上表面，以及所述第二测试基片(8)的上表面的两端均设置有椭圆形沉孔(6)，作为焊接区域。

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