专利名称：光纤光栅钢管封装温度传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于传感技术领域，涉及到一种基于光纤光栅技术的钢管封装温度传感器。
背景技术：
目前，比较常用的电类温度传感器主要是热电偶温度传感器和热敏电阻温度传感器。热电偶主要用来测量温度差，为了得到正确的温度值，必须用一种基准温度对接点进行修正，输出的信号比较小，因此在常温附近如不注意测量方式，则其测量精度较低。热敏电阻温度传感器的响应速度快，电阻随温度的变化能力强，但长期稳定性差。而且，传统的电类温度传感器易受电磁辐射干扰，精度低、长期稳定性差以及信号传输距离短，无法满足在如强电磁辐射等恶劣工作环境中的工作需要。
光纤温度传感器与传统的传感器相比它有很多优点，如灵敏度高，体积小，耐腐蚀，抗电磁辐射，光路可弯曲，便于实现遥测等。但在实际应用中，基于强度调制的光纤温度传感器，由于易受光源功率变化及线路损耗等影响，其长期测量稳定性差。
基于光纤光栅技术的光纤温度传感器，采用波长编码技术，消除了光源功率波动及系统损耗的影响，适用于长期监测；而且多个光纤光栅组成的温度传感系统，采用一根光缆，可实现准分布式测量。但是，由于裸光纤的纤芯直径很小(125μm)，抗剪性能很差，而且，裸光纤光栅输出的波长变化易受外界应变的影响，因此，对裸光纤光栅进行封装保护并且有效的消除外界应变对传感器温度测量的影响是很有意义的。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于光纤光栅技术的钢管封装温度传感器，解决了现有的电类温度传感器易受外界电磁干扰影响、测量精度不高、以及裸光纤光栅易断、易受外界应力影响等缺点。
本发明所采用的技术方案是采用双层钢管封装光纤光栅，外层钢管直径为3mm，内层钢管直径为1.5mm，其中裸光纤光栅封装于内层的1.5mm钢管中。钢管的长度根据实际应用情况而定。封装的具体做法是，首先将裸光纤光栅栅区部位涂敷一层703胶，待固化后将光纤光栅置于1.5mm钢管中，使用精密光纤调整架调整其位置，使其处于中央部位，接着灌入环氧树脂胶，待环氧树脂胶固化后，将外壁均匀涂满703胶的1.5mm毛细钢管置于外层3mm钢管中央部位，再灌入环氧树脂胶固定。本发明使用双层钢管结构有效的提高了传感器的热敏系数。在两层钢管内均主要使用环氧树脂胶固定光纤，可以隔绝光纤的轴向应变；并使用703胶涂覆裸光纤光栅区域以及1.5mm钢管外壁，不仅可以隔离环氧树脂层避免出现多峰值现象，而且有效的减少了外界应变干扰。
本发明的效果和益处是，该温度传感器克服了传统电类传感器的固有缺点以及裸光纤光栅易断、易受外界应变影响等缺点，体积小、测量精度高，而且可在一根光纤上布置多个传感器对多点进行准分布式温度测量。这种新型光纤光栅钢管封装温度传感器结构简单，造价低廉，现场施工安装方便。而且，由于光纤光栅具有高灵敏的温度传感特性以及本质防爆、抗电磁干扰等特点，可广泛适用于土木工程、石油化工工业以及核工业等恶劣工作环境的温度测量中。
图1是光纤光栅钢管封装温度传感器侧向剖面示意图。
图中1.环氧树脂胶，2.703胶，3.3mm钢管，4.光纤，5.光纤光栅，6.1.5mm钢管。
图2是光纤光栅钢管封装温度传感器切向剖面示意图。
图中1.环氧树脂胶，2.703胶，3.3mm钢管，5.光纤光栅，6.1.5mm钢管。
具体实施例方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的最佳实施例。
本发明提出的新型光纤光栅钢管封装温度传感器侧向剖面结构示意图如附图1所示，切向剖面结构示意图如附图2所示。封装的具体做法是，首先将裸光纤光栅5栅区部位涂敷一层703胶2，待固化后将光纤光栅5置于1.5mm钢管6中，使用精密光纤调整架调整其位置，使其处于中央部位，接着灌入环氧树脂胶1，待环氧树脂胶1固化后，将外壁均匀涂满703胶2的1.5mm钢管6置于外层3mm钢管3中央部位，再灌入环氧树脂胶固定。
环氧树脂胶1具有粘接强度高，防水性好的特点。采用环氧树脂胶1封装光纤光栅，可以有效的消除外界应力对传感器的影响。环氧树脂胶1在其固化过程前期具有比较好的流动性，但不可避免的会带有一些气泡，若将环氧树脂胶1直接粘接光纤光栅，会产生栅区部位粘接强度不均匀的问题，容易产生光纤光栅5跳频现象。本传感器采用在裸光纤光栅5栅区部位涂敷703胶2的方法，由于703胶2粘接强度较低，可以有效的保护光纤光栅5栅区，从而消除了直接使用环氧树脂胶1封装光纤光栅5过程中易发生的多峰值现象。
这种封装方式不仅有效地减小了外界应变对光纤光栅温度传感性能的影响，而且消除了使用环氧树脂胶1封装光纤光栅5过程中的多峰值现象，并且提高了光纤光栅5的温度测量灵敏度。
权利要求
1.一种光纤光栅钢管封装温度传感器，其特征是采用双层钢管封装光纤光栅，外层钢管直径为3mm，内层钢管直径为1.5mm，其中裸光纤光栅封装于内层的1.5mm钢管中；使用703胶和环氧树脂胶封装裸光纤光栅。
2.一种光纤光栅钢管封装温度传感器，其特征是首先将裸光纤光栅栅区部位涂敷703胶，待固化后将光纤光栅置于1.5mm钢管中，使用精密光纤调整架调整其位置，使其处于中央部位，接着灌入环氧树脂胶，待环氧树脂胶固化后，将1.5mm钢管外壁均匀涂满703胶，再将其置于外层3mm钢管中央部位，灌入环氧树脂胶固定。
全文摘要
一种新型的光纤光栅钢管封装温度传感器，属于传感技术领域。现有的传统电类温度传感器易受外界电磁干扰影响，测量精度不高；而裸光纤光栅易断、易受外界应力影响。本发明提出采用双层钢管结构及703胶和环氧树脂封装光纤光栅。双层钢管结构有效的提高了传感器的热敏系数。使用环氧树脂胶固定光纤，隔绝了光纤的轴向应变；而使用703胶涂覆裸光纤光栅区域以及1.5mm钢管外壁，不仅可以隔离环氧树脂层避免出现多峰值现象，而且有效的减少了外界应变干扰。这种新型的温度传感器结构简单，造价低廉，安装方便。而且，由于光纤光栅测量灵敏度高以及本质防爆抗电磁干扰等特点，可以广泛适用于土木工程、石油化工工业以及核工业等恶劣工作环境的温度测量中。
文档编号G01K11/00GK1595081SQ20041002083
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月24日 优先权日2004年6月24日
发明者李宏男, 任亮 申请人:大连理工大学