光纤f-p腔传感器的制造方法_2

文档序号:9324562阅读:来源:国知局
玻璃管焊接为一体,在毛细玻璃管内部,信号光纤的端面与反射光纤的端面之间形成一个空气腔,即光纤F-P腔传感器制作完成。
[0014]本发明的有益效果是,该装置用于实现在采用氢氧焰热熔机对毛细玻璃管与信号光纤进行热熔焊接时毛细玻璃管的固定与密封。毛细玻璃管随管轴进行360°旋转。通过毛细玻璃管固定夹具的铜座顶端的一段内径与所要焊接的毛细玻璃管的外径一样的准直玻璃管实现毛细玻璃管的准直固定,通过固定螺母压紧橡胶垫圈实现毛细玻璃管的密封,并实现在360°旋转同时的动密封,真空栗通过塔形接头实现密封,确保整个装置密封性能好,实现毛细玻璃管在旋转的同时受到真空栗抽气的作用。利用氢氧焰2500?3000° C的高温熔融石英毛细玻璃管,熔融的毛细玻璃管壁在真空栗9抽气的作用下向内瘪,与插入的信号光纤熔接在一起,从而实现毛细玻璃管与光纤的焊接。用步进电机与同步带轮搭建可360°旋转装置,使毛细玻璃管在氢氧焰热熔的同时进行360°旋转,旋转速度为120-140r/min,保证玻璃管角向受热均匀,在玻璃管与光纤之间形成均匀的环状熔接,确保F-P腔在焊点处角向应力均匀,不会弯曲变形,在玻璃管与光纤之间形成均匀的环状熔接,密封可靠,保证F-P腔的耐高压密封的可靠性。通过固定的三爪卡盘、固定轴和固定在装置支架上的管轴底座来保证管轴旋转的同轴性,铜座与管轴的配合以及准直玻璃管保证毛细玻璃管旋转时与管轴的同轴性,旋转装置的同轴性和抽气作用可使石英材料的光纤F-P腔传感器熔融焊接点处的宽度和应力角向分布均匀,毛细玻璃管在熔接点处不会弯曲,密封可靠性好,氢氧焰火焰的大小可通过喷嘴调节,易于控制,制作时间8-12秒即可完成。制作出的光纤F-P腔传感器密封性能好,能耐受150°以上的高温以及50Mpa以上的高压,在高温高压作用下有很好的重复性及精度,可以使用恶劣的环境,具有极高的实际应用价值。
【附图说明】
[0015]图1是氢氧焰热熔光纤F-P腔传感器光纤与毛细玻璃管的装置示意图。
[0016]图中,1-装置支架;2_三爪卡盘;3_固定轴;4_圆锥滚子轴承;5_固定座;6-大同步带轮;7_小同步带轮;8_步进电机;9_真空栗;10_氢氧焰热熔机;11_键;12_紧固螺母;13-固定螺母;14_铜底座;15_铜座;16_橡胶垫圈;17_准直玻璃管;18_管轴;19_管轴底座;20_塔形接头;21_毛细玻璃管;22_信号光纤;23_密封圈;24_反射光纤;25_监测计算机;26-异径管;27-台阶孔。
[0017]图2是毛细玻璃管固定夹具放大示意图。
[0018]图3是熔接反射光纤24并监测光纤F-P腔传感器腔长示意图。
[0019]图4是利用本技术与装置制作的一个光纤F-P腔传感器的波形图,初始F-P腔的腔长约为118微米。
[0020]图5是在150°高温下对该光纤F-P腔传感器进行的压强标定曲线,该光纤F-P腔传感器在150°的高温下可耐受超过50MPa的压强。
【具体实施方式】
[0021]结合本技术方案以及详细附图,说明本发明装置及方法制作光纤F-P腔传感器的实施过程。
[0022]实施例1
如图1-2所示,一种光纤F-P腔传感器的制作装置,它包括设置有固定座5的装置支架1,在固定座5中固定有圆锥滚子轴承4 ;中空的固定轴3顶部与中空的三爪卡盘2固定连接;固定轴3中部穿过圆锥滚子轴承4支撑固定在装置支架I上并相对于装置支架I绕固定轴3的轴线枢转,固定轴3底部与大同步带轮6固定连接;;大同步带轮6与步进电机8驱动的小同步带轮7通过皮带传动;中空的管轴18穿过三爪卡盘2和固定轴3中心,管轴18的上部由三爪卡盘2夹持并随三爪卡盘2转动,管轴18的下端插入到固定在装置支架I上的管轴底座19中,管轴底座19通过两个密封圈23实现与管轴18的动密封,真空栗9通过塔形接头20连接在管轴底座19上,塔形接头20通过密封圈和螺纹实现与管轴底座19的密封固定;管轴18顶端设置有异径管,在异径管26上设置有毛细玻璃管固定夹具。
[0023]所述毛细玻璃管固定夹具包括旋装在异径管上的固定螺母13、设置在异径管中的中空的铜底座14和铜座15,铜底座14外缘设置有台阶面,铜座15套装在铜底座14外缘与异径管26内壁紧配合;在铜座15顶部设置有台阶孔27,台阶孔27上固定设置准直玻璃管17,台阶孔27下部允许毛细玻璃管21穿过,准直玻璃管17的内径与毛细玻璃管21的外径相匹配;在铜座15内腔设置有橡胶垫圈16,在橡胶垫圈16的中央设置有通孔,通孔的直径略小于毛细玻璃管21的外径;固定螺母13旋入异径管时压紧铜座15以及橡胶垫圈16和铜底座14实现毛细玻璃管21在管轴18顶端的固定和密封。管轴底座19通过螺钉固定在装置支架I上,通过固定的三爪卡盘2、固定轴3以及管轴底座19保证管轴18旋转时的同轴度。大同步带轮6卡入固定座5底端的台阶上,并通过下端的紧固螺母12定位及固定,大同步带轮6与步进电机8驱动的小同步带轮7通过皮带传动,在步进电机8的作用下实现360°旋转,通过调节步进电机8可以控制装置的旋转速度。圆锥滚子轴承4紧卡在固定座5内的台阶上,通过键11固定。中空的固定轴3顶部通过螺栓固定在三爪卡盘2底部的台阶面上。
[0024]实施例2:本实施例与实施例1相同之处不再赘述,不同之处在于它是一种光纤F-P腔传感器的制造方法,它使用了实施例1所述的光纤F-P腔传感器的制作装置,它包括如下步骤:(I)搭建好熔接系统装置,将圆锥滚子轴承4固定于固定座5中,将固定轴3伸入三爪卡盘2及圆锥滚子轴承4中固定,用紧固螺母12将大同步带轮6定位固定,并连接好小同步带轮7、步进电机8,将管轴18伸入三爪卡盘2、固定轴3与圆锥滚子轴承4的空隙中,并插入管轴底座19中,管轴18与管轴底座19通过密封圈23实现动密封,管轴底座19用螺母固定在装置支架I上保持固定,与三爪卡盘2和固定轴3保证管轴18旋转的同轴性。将橡胶垫圈16放置于铜座15与铜底座14之间,将铜底座14卡紧,并将铜座15紧卡入管轴18顶端的腔体中,通过铜座15与管轴18的配合保证铜座15与管轴18的同轴度。真空栗9的软管连接塔形接头20保证密封,塔形接头20尾部套有密封圈并通过螺纹固定于管轴底座19上,将三爪卡盘2卡紧管轴18,管轴18在步进电机8和大同步带轮6、小同步带轮7的作用下旋转,通过调节步进电机8调整装置的转速为120-140r/min。
[0025](2)将信号光纤22剥掉一段涂覆层,用光纤切割刀将信号光纤22端面切平,将信号光纤22从毛细玻璃管21的尾端插入,将剥掉涂覆层的信号光纤22裸纤完全插入到毛细玻璃管21中,信号光纤22的切平平面大约处于毛细玻璃管21的1/2处,打开氢氧焰热熔机10将毛细玻璃管21的顶端熔接密封住。
[0026](3)将该顶端密封好的带有信号光纤22的毛细玻璃管21插入铜座15顶端的准直玻璃管17中,使信号光纤22顶端端面距离准直玻璃管17约1cm,毛细玻璃管21的尾端伸入橡胶垫圈16中,信号光纤22尾纤伸入管轴18中,将毛细玻璃管21的尾部通过准直玻璃管17伸入铜座15内部的橡胶垫圈16中,橡胶垫圈16通孔的直径略小于毛细玻璃管21的外径,通过拧紧固定螺母13压紧铜座15将毛细玻璃管21与橡胶垫圈16密封固定。
[0027](4)
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