光子晶体光纤传感单元封装模具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种光子晶体光纤传感单元封装模具，包括顶盖、左下支座板、右下支座板和光纤定中块，左下支座板和右下支座板结构相同且在光纤定中块上对称安装，左下支座板和右下支座板连接，顶盖和光纤定中块固定在左下支座板和右下支座板上，左下支座板和右下支座板之间设置有灌胶槽和溢胶槽，溢胶槽为十字形槽，灌胶槽和溢胶槽内涂覆有一层脱模剂层，灌胶槽内灌满胶体，光纤传感单元放置在灌胶槽中，光纤的两端粘贴在光纤定中块上。本发明在使用时，可采用模具内注胶方式，将细圆型光子晶体光纤定向后放入模具，封装成方形或者扁方形，方便光纤敏感轴方向定位及探头安装，并加强探头保护，也适用于同类型微小尺寸结构的传感单元的封装保护。
【专利说明】光子晶体光纤传感单元封装模具
【技术领域】
[0001]本发明涉及微精细模具领域，尤其涉及一种光子晶体光纤或其它微小尺寸结构的传感单元封装模具。
【背景技术】
[0002]光纤受到压力、温度、应力、应变等外界因素影响时其特性发生改变，可以做为新型传感器的传感单元，但由于其本身尺寸结构极小，其剖面结构通常是250微米直径的圆形结构，这种细如发丝的材料使得其作为传感单元在应用过程中容易出现安装不当造成测试精度降低，并且极易折断造成信号中断导致测试失灵的异常情况。例如采用保偏光子晶体光纤作为压力敏感材料时，其传感原理是光纤内部多孔结构(即其包层和纤芯区域由许多平行于光纤轴向的微小空气孔组成)沿两个正交X、y方向的空气孔的大小和排布不同，改变了折射率分布的对称性，受力时双折射率会产生变化。通过标定获取校准曲线后，由检测系统可以定量地测得外部因素影响量值。
[0003]由光子晶体光纤传感原理可知其快慢轴对外界因素影响的灵敏度系数不同，若将传感器非敏感向粘贴在被测物体表面时，不但灵敏度下降，且造成测量值与校准曲线偏差大，极大地降低了测试精度，所以安装时必须严格区分传感单元的敏感方向。由于传感单元一般长于5厘米，光纤现场安装位置要求和标定时安装状态保持一致，这无疑给实际传感器的装配带来很大难度。
[0004]通过对传感单元进行封装，其敏感方向在封装前用专配仪器确定并封装固定，将其外形从圆形改变成方形，也可根据用户实际需要将其改装成扁方型等其他形状，安装时能很快将敏感面粘贴在被测件表面，且确保和标定状态一致，从而极大地降低了安装难度。且由于光子晶体光纤传感单元与普通单模信号传输光纤的连接采用光纤熔接机熔接，接合点处结构脆弱，采用封装方式可以把熔接点加以保护，也可以对传感单元本身进行保护，增强其整体结构强度，使其实际使用时不易折断。
[0005]所以，为了增强光子晶体光纤及同类微小尺寸的传感器的实用化性能，方便传感器敏感方向选择、粘贴及安装，并对传感探头起到保护作用，需要设计一种光子晶体光纤传感单元封装模具。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种光子晶体光纤传感单元封装模具。
[0007]本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
[0008]一种光子晶体光纤传感单元封装模具，包括顶盖(I)、左下支座板(2)、右下支座板(3)和光纤定中块(4)，左下支座板(2)和右下支座板(3)结构相同且在光纤定中块(4)上对称安装，左下支座板(2)和右下支座板(3)连接，顶盖(I)和光纤定中块(4)固定在左下支座板(2)和右下支座板(3)上，左下支座板(2)和右下支座板(3)之间设置有灌胶槽(5)和溢胶槽，溢胶槽为十字形槽，溢胶槽包括横向溢胶槽(602)和纵向溢胶槽￠01)，纵向溢胶槽￠01)设置在灌胶槽(5)上部，灌胶槽(5)为长方体形，顶盖(I)与左下支座板(2)和右下支座板(3)的接触面上设置有楔形块，光纤定中块(4)上设置有光纤定中槽(10)，灌胶槽(5)和溢胶槽内涂覆有一层脱模剂层，灌胶槽(5)内灌满胶体，光纤传感单元(13)放置在灌胶槽(5)中，光纤的两端粘贴在光纤定中块(4)上。
[0009]上述中，左下支座板⑵和右下支座板(3)之间设置的灌胶槽(5)和溢胶槽，在分离成两半后即可将封装探头(14)取出，脱模快捷；光纤定中块(4)上设置有光纤定中槽
(10)，确保光纤灌封后在探头中心位置；顶盖(I)上的楔形块与左下支座板(2)、右下支座板(3)连接后形成的溢胶槽纵向吻合且两边留有缝隙，少量多余胶体可挤出到缝隙处，当多余胶体过多时可通过溢胶槽横向排出。
[0010]具体地，左下支座板(2)和右下支座板(3)之间设置有光纤定中槽(10)，光纤定中槽(10)的底部与灌胶槽(5)的中心线向下平移125μπι(光纤半径)处水平，光纤定中槽
[10]的宽度为250μπι，以确保光纤灌封后在探头的中心位置，光纤定中块(4)上设置有小台阶，方便将光纤两端粘贴在上面以固定光纤。
[0011]进一步地，顶盖(I)上的楔形块与纵向溢胶槽(601)嵌合，楔形块的长侧边与纵向溢胶槽(601)的侧边之间设置有间隙缝。
[0012]更进一步地，顶盖(I)、左下支座板(2)、右下支座板(3)和光纤定中块(4)上均设置有螺纹孔或通孔，左下支座板(2)和右下支座板(3)之间采用定位销轴和连接销轴分别通过定位销轴孔(8)和连接销轴孔(7)相连接，定位销轴和定位销轴孔(8)采用小过盈配合，顶盖(I)和光纤定中块(4)分别用螺栓通过顶盖通孔(11)、下支座板螺纹孔(12)和定中块螺纹孔(9)固定在左下支座板(2)和右下支座板(3)上。
[0013]上述中，顶盖(I)、左下支座板(2)、右下支座板(3)和光纤定中块(4)各部分通过螺栓或者销轴连接，方便组装和拆卸。
[0014]作为优选，封装模具材料为Crl2MoV精密冷作模具钢。
[0015]封装模具材料采用Crl2MoV精密冷作模具钢，避免因硬度过低而导致的模具凹陷和硬度过高、韧性过低而导致的模具开裂，影响模具加工质量。
[0016]作为优选，灌胶槽(5)内灌注的胶体为炸药代用材料、有机硅材料或聚酰亚胺材料。
[0017]本发明的有益效果在于:
[0018]本发明光子晶体光纤传感单元封装模具，在使用时，可采用模具内注胶方式，将细圆型光子晶体光纤定向后放入模具，封装成方形或者扁方形等形状，方便光纤敏感轴方向定位及探头安装，并加强探头保护，也适用于同类型微小尺寸结构的传感单元的封装保护。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明光子晶体光纤传感单元封装模具的分解立体图；
[0020]图2是本发明中左下支座板和右下支座板的连接剖面图；
[0021]图3是本发明中顶盖的侧视图；
[0022]图4是本发明中光纤定中块的半剖面图；
[0023]图5是本发明的封装结构示意图。
[0024]图中:1.顶盖；2.左下支座板；3.右下支座板；4.光纤定中块；5.灌胶槽；601.纵向溢胶槽；602.横向溢胶槽；7.连接销轴孔；8.定位销轴孔；9.定中块螺纹孔；10.光纤定中槽；11.顶盖通孔；12.下支座板螺纹孔；13.光纤传感单元；14.封装探头。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0026]如图1、图2和图5所示，本发明新型一种光子晶体光纤传感单元封装模具，包括顶盖(I)、左下支座板(2)、右下支座板(3)和光纤定中块(4)，左下支座板(2)和右下支座板
(3)结构相同且在光纤定中块⑷上对称安装，左下支座板⑵和右下支座板⑶连接，顶盖(I)和光纤定中块(4)固定在左下支座板(2)和右下支座板(3)上，左下支座板(2)和右下支座板(3)之间设置有灌胶槽(5)和溢胶槽，溢胶槽为十字形槽，溢胶槽包括横向溢胶槽(602)和纵向溢胶槽￠01)，纵向溢胶槽(601)设置在灌胶槽(5)上部，灌胶槽(5)为长方体形，顶盖(I)与左下支座板(2)和右下支座板(3)的接触面上设置有楔形块，光纤定中块(4)上设置有光纤定中槽(10)，灌胶槽(5)和溢胶槽内涂覆有一层脱模剂层，灌胶槽(5)内灌满胶体，光纤传感单元(13)放置在灌胶槽(5)中，光纤的两端粘贴在光纤定中块(4)上。
[0027]如图4所示，左下支座板(2)和右下支座板(3)之间设置有光纤定中槽(10)，光纤定中槽(10)的底部与灌胶槽(5)的中心线向下平移125 μ m处水平，光纤定中槽(10)的宽度为250 μ m，光纤定中块(4)上设置有小台阶。
[0028]如图3所示，顶盖⑴上的楔形块与纵向溢胶槽(601)嵌合，楔形块的长侧边与纵向溢胶槽(601)的侧边之间设置有间隙缝。
[0029]更进一步地，顶盖(I)、左下支座板(2)、右下支座板(3)和光纤定中块(4)上均设置有螺纹孔或通孔，左下支座板(2)和右下支座板(3)采用定位销轴和连接销轴分别通过定位销轴孔(8)和连接销轴孔(7)相连接，定位销轴和定位销轴孔(8)采用小过盈配合，顶盖(I)和光纤定中块(4)分别用螺栓通过顶盖通孔(11)、下支座板螺纹孔(12)和定中块螺纹孔(9)固定在左下支座板(2)和右下支座板(3)上。
[0030]封装模具材料为Crl2MoV精密冷作模具钢；灌胶槽(5)内灌注的胶体为炸药代用材料、有机硅材料或聚酰亚胺材料。炸药代用材料，固化温度常温，24小时无流动性，完全固化7天；有机硅材料，固化温度常温，固化时间24h ;聚酰亚胺材料，固化温度85度。
[0031]本发明采用模具内注胶方式，将细圆型光子晶体光纤放入模具后封装成方形或者扁方形等形状，方便光纤传感单元(13)敏感轴方向定位及光纤探头的安装，并增强探头保护，适用于同类型微小尺寸结构的光纤传感单元的封装保护。
[0032]灌胶槽(5)的剖面结构为方型或者长方型，将光纤传感单元(13)敏感方向选定好方向后放置其中，待胶体固化后即可将细圆形光纤封装成长方形或者扁长型，方便传感探头定向和安装。也可将与普通信号传输光纤熔接点封装在内部，不但可以通过封装加强传感探头结构强度，还可对脆弱的连接点起很好的保护作用。
[0033]光纤传感单元(13)的封装实施过程是左下支座板(2)、右下支座板(3)、光纤定中块(4)组装好后，在灌胶槽(5)和溢胶槽￠)内涂一层脱模剂，灌胶槽(5)内注满胶体后将光纤传感单兀(13)选好方向放入灌胶槽(5)和光纤定中槽(10)中，两端固定在光纤定中块(4)上，装上顶盖(I)等待胶体固化，多余胶体可以通过楔形块的长侧边与纵向溢胶槽(601)的侧边之间设置的间隙缝或横向溢胶槽(602)排出。胶体完全固化后光纤传感单元
(13)即封装成方形或者扁长型传感探头，将顶盖(I)拆下，再将左下支座板(2)和右下支座板(3)分离开，即可轻松脱模。
[0034]本发明的技术方案不限于上述具体实施范例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种光子晶体光纤传感单元封装模具，其特征在于:包括顶盖(I)、左下支座板(2)、右下支座板(3)和光纤定中块(4)，左下支座板(2)和右下支座板(3)结构相同且在光纤定中块⑷上对称安装，左下支座板⑵和右下支座板⑶连接，顶盖⑴和光纤定中块(4)固定在左下支座板(2)和右下支座板(3)上，左下支座板(2)和右下支座板(3)之间设置有灌胶槽(5)和溢胶槽，溢胶槽为十字形槽，溢胶槽包括横向溢胶槽(602)和纵向溢胶槽(601)，纵向溢胶槽(601)设置在灌胶槽(5)上部，灌胶槽(5)为长方体形，顶盖⑴与左下支座板(2)和右下支座板(3)的接触面上设置有楔形块，光纤定中块(4)上设置有光纤定中槽(10)，灌胶槽(5)和溢胶槽内涂覆有一层脱模剂层，灌胶槽(5)内灌满胶体，光纤传感单元(13)放置在灌胶槽(5)中，光纤的两端粘贴在光纤定中块(4)上。
2.根据权利要求1所述的光子晶体光纤传感单元封装模具，其特征在于:左下支座板(2)和右下支座板(3)之间设置有光纤定中槽(10)，光纤定中槽(10)的底部与灌胶槽(5)的中心线向下平移125 μ m处水平，光纤定中槽(10)的宽度为250 μ m，光纤定中块(4)上设置有小台阶。
3.根据权利要求1所述的光子晶体光纤传感单元封装模具，其特征在于:顶盖(I)上的楔形块与纵向溢胶槽(601)嵌合，楔形块的长侧边与纵向溢胶槽￠01)的侧边之间设置有间隙缝。
4.根据权利要求1所述的光子晶体光纤传感单元封装模具，其特征在于:顶盖(I)、左下支座板(2)、右下支座板(3)和光纤定中块(4)上均设置有螺纹孔或通孔，左下支座板(2)和右下支座板(3)采用定位销轴和连接销轴分别通过定位销轴孔(8)和连接销轴孔(7)相连接，定位销轴和定位销轴孔(8)采用小过盈配合，顶盖(I)和光纤定中块(4)分别用螺栓通过顶盖通孔(11)、下支座板螺纹孔(12)和定中块螺纹孔(9)固定在左下支座板(2)和右下支座板(3)上。
5.根据权利要求1所述的光子晶体光纤传感单元封装模具，其特征在于:封装模具材料为Crl2MoV精密冷作模具钢。
6.根据权利要求1所述的光子晶体光纤传感单元封装模具，其特征在于:灌胶槽(5)内灌注的胶体为炸药代用材料、有机硅材料或聚酰亚胺材料。
【文档编号】B29C45/26GK104129041SQ201410387663
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】张毅, 庄志, 欧阳智江, 陈颖, 吴菊英 申请人:中国工程物理研究院总体工程研究所