專利名稱：一種高增敏光纖光柵溫度傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種高增敏光纖光柵溫度傳感器，屬于產品的結構技術領域。
背景技術：
通過紫外寫入技術，相位掩模寫入法使得光纖某一段的折射率呈周期性的變化， 該段折射率已經被改變的光纖稱為光纖光柵。當光纖光柵所處環(huán)境的溫度、壓力、應變、振動等物理參量改變時，會造成通過光纖光柵或被光纖光柵反射的光波長改變。由于光纖光柵對溫度、壓力、應變、振動等多種物理參量具備靈敏特性，光纖光柵可被用作測量這些物理參量的傳感器。根據具體測量要求，光纖光柵可通過不同封裝形式而開發(fā)成溫度、壓力、 應變或振動等各種傳感器。目前的光纖光柵主要以某種單一金屬作為基底或以聚合物作為基底。通常以單一金屬作為基底的光纖光柵溫度傳感器靈敏度都不夠高，溫度分辨率有限。以聚合物為基底的傳感器雖然能顯著提高靈敏度，但由于聚合物在高溫或低溫下性質不穩(wěn)定，難以實現寬溫區(qū)范圍內對溫度的測量。同時聚合物基底的傳感器正反行程遲滯很大，對測量結果會造成很大的誤差，限制了測量精度。
發(fā)明內容本實用新型正是針對上述現有技術中存在的問題而設計提供了一種高增敏光纖光柵溫度傳感器，其目的是克服現有技術的不足，解決了光纖光柵的高增敏技術問題，將光纖光柵溫度靈敏度提高到50pm/°C。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的該種高增敏光纖光柵溫度傳感器，其特征在于將一塊低熱膨脹合金基底通過激光或氬弧焊接方式固定連接在一塊高熱膨脹不銹鋼基底的一端的上表面，高熱膨脹不銹鋼基底的長度大于低熱膨脹合金基底的長度，低熱膨脹合金基底與高熱膨脹不銹鋼基底的上端面處于一個水平面上，在低熱膨脹合金基底與高熱膨脹不銹鋼基底的上端面上分別加工一個帶V型槽的低熱膨脹合金基底焊臺和高熱膨脹不銹鋼基底焊臺，在兩個焊臺之間通過錫焊的方式固定連接鍍金光纖溫度光柵，光纖溫度光柵的中部懸空。低熱膨脹合金基底與高熱膨脹不銹鋼基底(1)的連接端的端面對齊。低熱膨脹合金基底的材料優(yōu)選在20°C 200°C之間的線膨脹平均系數不高于 6Xl(r7°C。高熱膨脹不銹鋼基底的材料優(yōu)選在20°C 200°C之間的線膨脹平均系數不低于 16X10_6/°C。本實用新型技術方案是同時以低膨脹系數金屬和高膨脹系數金屬作為基底，將兩者設計成不同長度，并將其一端對齊，對齊端面通過激光或氬弧焊接在一起。兩種基底表面進行鍍銀或鍍銅鍍錫處理，通過錫焊方式分別將鍍金光纖光柵兩端分別焊接在兩種基底上。[0011]本實用新型具有優(yōu)點和有益效果是通過將熱膨脹系數反差很大的兩種基底進行有效的結構設計和有效構造，實現了光纖光柵對溫度的高增敏，將光纖光柵的溫度靈敏度從10pm/°C提高到50pm/°C。同時傳感器的封裝完全無膠化，使得傳感器在寬溫度范圍區(qū)間都具備良好的線性度、高靈敏度、高分辨率和高精度。傳感器結構簡單小巧，可以將多個傳感器進行串聯(lián)，實現分布式的溫度測量。
圖1是本實用新型產品的結構示意圖。
具體實施方式
以下將結合附圖實施例對本實用新型技術方案作進一步地詳述參見附圖1所示，該種高增敏光纖光柵溫度傳感器，其特征在于將一塊低熱膨脹合金基底2通過激光或氬弧焊接方式固定連接在一塊高熱膨脹不銹鋼基底1的一端的上表面，低熱膨脹合金基底2與高熱膨脹不銹鋼基底1的連接端的端面對齊，高熱膨脹不銹鋼基底1的長度大于低熱膨脹合金基底2的長度，低熱膨脹合金基底2與高熱膨脹不銹鋼基底 1的上端面處于一個水平面上，在低熱膨脹合金基底2與高熱膨脹不銹鋼基底1的上端面上分別加工一個帶V型槽的低熱膨脹合金基底焊臺5和高熱膨脹不銹鋼基底焊臺4，在兩個焊臺4、5之間通過錫焊的方式固定連接鍍金光纖溫度光柵3，光纖溫度光柵3的中部懸空。然后再做適當的外部封裝即可制成高靈敏度高分辨率高精度的光纖光柵溫度傳感器。低熱膨脹合金基底2的材料在20°C 200°C之間的線膨脹平均系數不高于 6X10_6/°C。高熱膨脹不銹鋼基底1的材料在20°C 200°C之間的線膨脹平均系數不低于 16 X IO-V0C。優(yōu)選 lCrl8Ni9Ti。通過本實用新型技術方案，光纖光柵的溫度靈敏度可達到50pm/°C，是裸光柵的5 倍，其分辨率可達0. 02°C。而且該傳感器正反行程具有很小的遲滯，遲滯量不超過20pm。本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果是封裝完全無膠化，可以避免由于膠本身蠕變和遲滯帶來的測量誤差，以及可以避免在高溫區(qū)和低溫區(qū)因膠粘劑性能不穩(wěn)定而影響傳感器的性能。與現有技術相比，本實用新型裝置操作簡單，節(jié)省了膠粘光纖需等待膠固化的時間，傳感器裝配更加迅速快捷，具有非常高的靈敏度、分辨率和測量精度。
權利要求1.一種高增敏光纖光柵溫度傳感器，其特征在于將一塊低熱膨脹合金基底( 通過激光或氬弧焊接方式固定連接在一塊高熱膨脹不銹鋼基底(1)的一端的上表面，高熱膨脹不銹鋼基底(1)的長度大于低熱膨脹合金基底O)的長度，低熱膨脹合金基底( 與高熱膨脹不銹鋼基底(1)的上端面處于一個水平面上，在低熱膨脹合金基底( 與高熱膨脹不銹鋼基底(1)的上端面上分別加工一個帶V型槽的低熱膨脹合金基底焊臺( 和高熱膨脹不銹鋼基底焊臺G)，在兩個焊臺(4、幻之間通過錫焊的方式固定連接鍍金光纖溫度光柵 (3)，光纖溫度光柵(3)的中部懸空。
2.根據權利要求1所述的高增敏光纖光柵溫度傳感器，其特征在于低熱膨脹合金基底( 與高熱膨脹不銹鋼基底(1)的連接端的端面對齊。
3.根據權利要求1所述的高增敏光纖光柵溫度傳感器，其特征在于低熱膨脹合金基底(2)在20°C 200°C之間的線膨脹平均系數不高于6X10_6/°C。
4.根據權利要求1所述的高增敏光纖光柵溫度傳感器，其特征在于高熱膨脹不銹鋼基底(1)在20°C 200°C之間的線膨脹平均系數不低于16X10_6/°C。
專利摘要本實用新型是一種高增敏光纖光柵溫度傳感器，其特征在于將一塊低熱膨脹合金基底通過激光或氬弧焊接方式固定連接在一塊高熱膨脹不銹鋼基底的一端的上表面，高熱膨脹不銹鋼基底的長度大于低熱膨脹合金基底的長度，低熱膨脹合金基底與高熱膨脹不銹鋼基底的上端面處于一個水平面上，在低熱膨脹合金基底與高熱膨脹不銹鋼基底的上端面上分別加工一個帶V型槽的低熱膨脹合金基底焊臺和高熱膨脹不銹鋼基底焊臺，在兩個焊臺之間通過錫焊的方式固定連接鍍金光纖溫度光柵，光纖溫度光柵的中部懸空。與現有技術相比，本實用新型裝置操作簡單，節(jié)省了膠粘光纖需等待膠固化的時間，傳感器裝配更加迅速快捷，具有非常高的靈敏度、分辨率和測量精度。
文檔編號G01K11/32GK201993183SQ20102070131
公開日2011年9月28日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者周璇, 張博, 柯有新, 田俊華 申請人:武漢航空儀表有限責任公司