CN217403638U - 用于高压流道的光纤温度传感器封装结构及耐压测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于高压流道的光纤温度传感器封装结构及耐压测试装置，包括刻有光纤光栅的光纤、不锈钢毛细管以及法兰，所述不锈钢毛细管的两端分别与光纤固定，并使得所述光纤呈屈曲状；所述法兰固定于不锈钢毛细管外。本实用新型通过使用法兰进行便拆式连接，结构简单，承压性能好，且拆装方便，保证高压试验箱在实验过程中的密封性，可以达到在传感器批量测试中实现快速更换待测传感器的效果。

Description

用于高压流道的光纤温度传感器封装结构及耐压测试装置

技术领域

本实用新型涉及光纤温度传感器技术领域，具体涉及用于高压流道的光纤温度传感器封装结构及耐压测试装置。

背景技术

在汽车零件注塑生产过程中，流道内成型塑料的温度(超过150℃)、压力(超过120MPa)是注塑控制的关键参数。现有监测技术多为热电偶传感器，由于其体积较大，很难布置到流道内，一般都安装在模具流道外侧，所测温度与热流道内的注塑体实际温度相差较大，另外也无法实现分布式多点监测，严重制约模具企业设计能力的提升。

光纤光栅传感器具有直径小(最小可达125微米)、可以在一条线上多点分布式测量等优点，是解决注塑模流道内温度场直接测量的理想监测元件。但是如果直接将现有裸光纤光栅传感器布置在高压流道内部，以石英为主要材料的光纤光栅传感器极易在高压作用下发生折断，另外光纤光栅传感器在穿出高压流道时，光纤与模具之间也不易密封。部分光纤传感器开发企业针对光纤易折断问题，探索了金属管封装的光纤光栅单点式温度传感器，并制作成温度探头，此类传感器的刚度大，能在恶劣工况下工作，但只能单点测量，其体积也限制了在热流道中的使用，更无法实现沿着高温、高压流道弯曲布置。

本实用新型提出一种新型适用于高压流道的小型准分布式光纤温度传感器封装结构及高压测试装置，使光纤光栅温度传感器能够应用于高压流道内部温度场监测，解决了高端注塑模流道内温度场监测难题，为注塑模工艺数字化提供了新的检测手段。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提出用于高压流道的光纤温度传感器封装结构及耐压测试装置，使光纤光栅温度传感器能够应用于高压流道内部温度场监测。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：用于高压流道的光纤温度传感器封装结构，包括刻有光纤光栅的光纤、不锈钢毛细管以及法兰，所述不锈钢毛细管的两端分别与光纤固定，并使得所述光纤呈屈曲状；所述法兰固定于不锈钢毛细管外。

作为优选，所述不锈钢毛细管的端部通过粘合剂与光纤固定。

作为优选，所述不锈钢毛细管的材质为304不锈钢。

作为优选，所述不锈钢毛细管的外径为1-2mm，壁厚为0.2-0.3mm。

作为优选，所述不锈钢毛细管与法兰焊接固定。

上述封装结构的耐压测试装置，包括液压泵、高压试验箱、光纤传感调节仪以及上位机，所述液压泵与高压试验箱上的接口通过管道连接，高压试验箱的一侧设有用于插入光纤温度传感器的插入口，插入口处设有法兰安装盘，所述光纤温度传感器插入高压试验箱后，所述法兰固定于法兰安装盘；所述光纤温度传感器与光纤传感解调仪连接，光纤传感解调仪与上位机连接。

作为优选，所述法兰通过螺栓与法兰安装盘连接。

作为优选，所述法兰与法兰安装盘之间设有密封垫圈。

本实用新型与现有技术相对比，其有益效果在于：

1、本实用新型通过使用法兰进行便拆式连接，结构简单，承压性能好，且拆装方便，保证高压试验箱在实验过程中的密封性，可以达到在传感器批量测试中实现快速更换待测传感器的效果。

2、本实用新型中光纤呈屈曲状，能够消除后期使用中毛细管弯曲或者热膨胀对光纤光栅传感器测温带来的不利影响。

3、本实用新型通过将不锈钢毛细管焊接固定在法兰上，可同时实现密封和承压的效果，可通过改变焊接金属的材料及焊接参数来调整能承受的耐温与耐压性能，从而适应不同注塑工艺需求。

4、本实用新型制得的不锈钢毛细管封装结构具有尺寸小，耐温、耐压性能高的特点，因而可以将封装的光纤光栅传感器置于注塑模高压流道内监测温度场分布及变化规律，并能够沿着高温、高压流道弯曲布置，精确获取注塑过程中制品成型全过程的温度场变化情况。

5、本实用新型所述高压试验箱可试验光纤光栅的承压能力，还可通过液压泵调整高压试验箱内的压力，操作简便，使用效果好。

附图说明

图1是本发明中封装完成的光纤温度传感器的结构示意图。

图2是本发明中光纤温度传感器屈曲铺设工艺示意图。

图3是本发明中焊接结构示意图。

图4是本发明中耐压测试装置的结构示意图。

图中：1-液压泵，2-高压试验箱，3-光纤温度传感器，301-光纤，302-光纤布拉格光栅，303-不锈钢毛细管，304-尾端密封，305-前端密封，306-法兰，4-密封垫圈，5-螺栓，6-光纤传感解调仪，7-上位机。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步具体的说明。

实施例：用于高压流道的光纤温度传感器封装结构，包括屈曲状的光纤301、光纤布拉格光栅302、不锈钢毛细管303、尾端密封304、前端密封305以及用于安装于模具的法兰306，封装时采用能够承受高温高压的不锈钢毛细管303作为光纤光栅传感器的主要封装材料，用金属法兰306解决光纤301与模具之间的密封问题，并通过尾端固定、盘绕、前端固定、解盘绕四个步骤实现光纤301的屈曲及屈曲长度预留量的控制，消除不锈钢毛细管303弯曲或者热膨胀对光纤光栅传感器测温带来的不利影响。本实施例中不锈钢毛细管303的材质为304不锈钢，外径为1.5mm，壁厚0.25mm，可承受120MPa的压力。

具体而言，参照图2，封装的具体过程如下：

S1、将刻有光纤布拉格光栅302的光纤301穿入不锈钢毛细管303中，在不锈钢毛细管303的尾端用胶将光纤301与不锈钢毛细管303固定住。

S2、对不锈钢毛细管303进行盘绕，使光纤301向内自然缩进；盘绕半径、圈数根据需要的缩进预留量来确定，具体实施时可根据实际测量结果调整盘绕半径、圈数。

S3、达到光纤缩进预留量后，在不锈钢毛细管303的前端用粘合剂将光纤301与不锈钢毛细管303固定。

S4、待光纤301在不锈钢毛细管303的两端都固定后，松开不锈钢毛细管303的盘绕，使不锈钢毛细管303恢复成直线型；此时光纤301将呈屈曲状。

S5、用焊接的方法将不锈钢毛细管303与法兰306进行连接并密封，法兰306中间设有穿孔，该孔与不锈钢毛细管303在焊接前为间隙配合；本实施例中不锈钢毛细管303与法兰306的焊接方法可以是能够确保密封的常规焊接方法，也可以是如下焊接方法：将不锈钢毛细管303穿过法兰306后与法兰306初步固定，法兰306靠近不锈钢毛细管303的前端，不锈钢毛细管303与法兰306间隙配合；在不锈钢毛细管303与法兰306的间隙处填入金属粉末；用高温火焰枪将金属粉末融化，利用毛细现象使熔融金属填充空隙，使其密封，如图3所示；冷却固化后检查焊接质量。

本实施例封装完成的光纤温度传感器采用耐压测试装置进行密封及耐压性能的测试，参照图4，耐压测试装置包括手动液压泵1、高压试验箱2、金属密封垫圈3、螺栓5、光纤传感调节仪6以及上位机7，其中液压泵1与高压试验箱2顶部的接口通过管道连接，高压试验箱2的侧面设有用于插入光纤温度传感器的插入口，插入口处设有法兰安装盘，用于固定法兰306。

耐压测试的具体步骤如下：

S1、将完成封装的光纤温度传感器3插入至高压试验箱2，并将法兰306与法兰安装盘固定，具体地，法兰306与法兰安装盘通过螺栓5固定，中间设有金属的密封垫圈4，然后将液压油注入高压试验箱2中检查是否密封；

S2、将光纤温度传感器3与光纤传感解调仪6连接，光纤传感解调仪6与上位机7连接；

S3、通过液压泵1对高压试验箱2内腔进行逐渐加压，记录上位机数据以及观察装置运行情况；

S4、达到试验设置的压力值后，保持10min，记录数据；

S5、将手动液压泵1的卸压阀打开，放出液压油，卸下法兰306，观察光纤温度传感器3的变形情况。

最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.用于高压流道的光纤温度传感器封装结构，其特征在于，包括刻有光纤光栅的光纤、不锈钢毛细管以及法兰，所述不锈钢毛细管的两端分别与光纤固定，并使得所述光纤呈屈曲状；所述法兰固定于不锈钢毛细管外。

2.根据权利要求1所述的用于高压流道的光纤温度传感器封装结构，其特征在于，所述不锈钢毛细管的端部通过粘合剂与光纤固定。

3.根据权利要求1所述的用于高压流道的光纤温度传感器封装结构，其特征在于，所述不锈钢毛细管的材质为304不锈钢。

4.根据权利要求1所述的用于高压流道的光纤温度传感器封装结构，其特征在于，所述不锈钢毛细管的外径为1-2mm，壁厚为0.2-0.3mm。

5.根据权利要求1所述的用于高压流道的光纤温度传感器封装结构，其特征在于，所述不锈钢毛细管与法兰焊接固定。

6.一种包含权利要求1-5任意一项所述的用于高压流道的光纤温度传感器封装结构的耐压测试装置，其特征在于，包括液压泵、高压试验箱、光纤传感调节仪以及上位机，所述液压泵与高压试验箱上的接口通过管道连接，高压试验箱的一侧设有用于插入光纤温度传感器的插入口，插入口处设有法兰安装盘，所述光纤温度传感器插入高压试验箱后，所述法兰固定于法兰安装盘；所述光纤温度传感器与光纤传感解调仪连接，光纤传感解调仪与上位机连接。

7.根据权利要求6所述的耐压测试装置，其特征在于，所述法兰通过螺栓与法兰安装盘连接。

8.根据权利要求6所述的耐压测试装置，其特征在于，所述法兰与法兰安装盘之间设有密封垫圈。

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