专利名称：膜片式光纤压强传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤传感器技术领域，尤其涉及 一 种 膜片式光纤压强传感器。
背景技术：
光纤传感器与对应的常规传感器相比，在灵敏度、
动态范围、可靠性等方面具有明显的优势，在建筑、
石油、军事应用领域显得尤为突出,
光纤压强传感器是利用光纤的传光特性以及它与
周围环境相互作用产生的种种调制效应，探测周围环
境压强的仪器。它与传统的压强传感器相比，有以下
主要优势压强灵敏度高、不受电磁干扰、重里轻、
耐高温、结构小巧、可靠型高，以及兼具信息传感及
光信息传输于一身等优点。
鉴于光纤压强传感器的如上技术优势，可满足各
发达国家在石油、军事等领域的要求，目前己经在此
方面积极展开研究。
在常见的强度调制型、数字式、光纤光栅式光纤 压强传感器中，光纤光栅式光纤压强传感器是目前的 主要研究方向。
傅海威等人报道了一种光纤光栅压力传感器，是 采用在将光纤光栅粘接在圆形膜片上进行增敏的办
法，通过圆片在周向上的应变来带动光纤光栅产生
应变，从而检测压强这样制作的光纤压强传感器的
受到封装工艺的影响比较大胶层不均匀会使光纤受
力不均匀，易产生啁啾;传感器的灵敏度不易调整，
并且对于温度的变化较为敏感
因此，如何减小封装难度，方便的控制传感器的
灵敏度，同时消除温度敏感是光纤压强传感器走向实
用化必需，决的重要技术之—。
发明内容
要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要巨的在于提供一种光纤
压强传感器，以减小光纤压强传感器的封装工艺难度， 方便的控制传感器的灵敏度，并进行温度补偿。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现
的-
本发明一种膜片式光纤压强传感器，其特征在于， 包括
一支撑筒，该支撑筒为光纤压强传感器的主体， 该支撑筒为一筒状，其下端侧壁的同轴处开有一圆孔；
—^膜片，该膜片位于支撑筒的底部，以封闭支撑
筒的下端；
光纤光恤 棚，该光纤光栅固定在膜片的上面，该
光纤光栅的尾纤穿过支撑筒侧壁上的圆孔；
端盖，该端兰 皿盖合于支撑筒的上面；
温度补偿光纤光栅，该温度补偿光纤光栅固定
在端盖的下面，该温度补偿光纤光栅的尾纤穿过支撑
筒侧J壁上的一圆孔
其中所述的光纤光栅是粘接固定于膜片的上面。
其中所述的膜片的上面固定有第一凸台和笛 —凸
台，所述的光纤光舰 微的两端是粘接固定亍第—凸台和
第—凸台上。
其中所述的支撑筒侧壁上的圆孔处进一步安装两
圆柱形接头，用于引出光纤光栅和温度补偿光纤光舰 挪
的尾纤。
其中所述的膜片与支撑筒为分体结构或为一体结构。
其中所述的端盖与支撑筒通过螺栓固定或粘接固定。
其中所述的支撑筒与端盖联接处以及圆柱型接头 内涂有高强度密封胶，使支撑筒内部构成密闭的空气 腔。
其中所述的端盖与支撑筒的材料的热膨胀系数相同。
本发明的有益效果是
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益 效果
1 、工艺简单。通过将光纤光栅粘接于凸台和金 属表面进行压强检测和温度补偿减小了工艺难度，使 得工艺 一 致性易于保证。
2 、可靠性高，重复性好。用于检测压强的光纤 光栅粘接于膜片上的两凸台上，避免了对光纤光栅的 直接粘接，消除了啁啾效应。
3、声压灵敏度便于控制。可以通过调节两凸台 之间的距离、膜片的厚度、半径等几何参数或者弹性 模量等材料参数等来调节光纤压强传感器的灵敏度。
4、消除了外界温度变化的影响o 通过温度补偿
光纤光樹进行了温度补偿，使传感器因外界温度变化
引起的偏差被剔除掉
为进—步说明本发明的
实施例及附图详细说明如后
图1为本发明的膜片式
面不意目
图2为本发明另一实施
具体技术内容，以下结合
，其中
光纤压强传感器的结构剖 例的结构剖面示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、
白，以下结合具体实施例一步详细说明
如图1所示，图I为
强传感器的结构剖面示意
支撑筒10该支撑筒1
该支撑筒10为一筒状，
孔11 ;—膜片20 ，该
底部，以封闭支撑筒10
技术方案和优点更加清楚明 ，并参照附图，对本发明进
本发明提供的膜片式光纤压
图。该压强传感器包括--0为光纤压强传感器的主体， 其下端侧壁的同轴处开有圆
膜片2 0位于支撑筒1 0的 的下端，该膜片2 0的上面固定有第—凸台2 l和第二凸台2 2;--光纤兀娜4
0 ， 该光纤光栅4 0固定在膜片2 O的上面，该光纤光栅40的尾纤穿过支撑筒1 0侧壁上的圆孔i i;
端盖30，该端盖3 0盖合于支撑筒1 0的上面
一温度补偿光纤光栅5 0 ，该温度补偿光纤光栅50
固定在端盖3 0的下面，该温度补偿光纤光孤 挪5 0的
尾纤穿过支撑筒1 0侧壁上的 一 圆孔1 1 。
膜片2 0的上面固定有第一凸台2 l和第二凸台
2 2 ，所述的光纤光栅4 O的两端是粘接固定于第一
凸台2和第二凸台2 2上。
支撑筒1 0侧壁上的圆孔1 1处进 一 步安装—圆
柱形接头1 3，用于引出光纤光栅4 O和温度补偿光
纤光栅50的尾纤。
膜片2 0与支撑筒1 O为分体结构或为—体结构。
端盖3 0与支撑筒1 O通过螺栓固定或粘接固定。
支撑筒l 0与端盖3 O联接处以及圆柱型接头i
3内涂有高强度密封胶，使支撑筒i o内部构成密闭
的空气腔。端盖3 0与支撑筒1 0的侧壁具有足够的
刚度抵抗外界的压强，膜片2 O的厚度一般远远小于
支撑筒工0侧壁的厚度，因而对外界压强敏感，作为
传感元件。
当外界有压强作用于传感器上时，膜片20发生
形变，向内弯曲，第凸台2 1与第二凸台22之间
的距离发生改变，带动粘接在其上的光纤光栅40产
生拉应变，从而引起光栅反射波长的变化。对于光纤
业恤 兀w，其反射波长的变化量与所受应变成正比，故通
过检测波长的变化可以得到外界压强的大小。
对于相同大小的外界压强，第 一 凸台2 1和笛 — ---
凸台22之间的距离不同时，在光纤光栅上产生的应
变也不同，因此可以通过调整第一凸台2 l和第二凸
台22之间的距离来改变光纤压强传感器的灵！致度。
端盖3 0与支撑筒1 0采用热膨胀系数相同的材
料制作，当外界的温度发生变化时，由于温度变化引
起的光纤光栅反射波长的变化对于传感光纤光柳 微4 0
和温度补偿光纤光柳50是相同的，故可以通过相减
消除温度变化的影响。
同时，可以通过调节膜片2 0的厚度、半径等几
何参.似， 数或者弹性模且 里等材料参数等来调节光纤压强传
感器的灵敏度。
请参阅图2 ，为本发明另 一 实施例的结构剖面示
意图其中该实施例与图1所示实施例的结构基本相
同，不同之处在于，其中的传感光纤光栅4 0'直接粘
接固定在膜片2 0上。该实 施例的目的。
以上所述的具体实施例 方案和有益效果进行了进一 是，以上所述仅为本发明的 于限制本发明，凡在本发明 的任何修改、等同替换、改 的保护范围之内。
施例同样可以达到刖—实
，对本发明的巨的、技术
步详细说明，所应理解的
具体实施例而已，并不用
的精神和原则之内所做
进等，均应包含在本发明
权利要求
1. 一种膜片式光纤压强传感器，其特征在于，包括一支撑筒，该支撑筒为光纤压强传感器的主体，该支撑筒为一筒状，其下端侧壁的同轴处开有一圆孔；一膜片，该膜片位于支撑筒的底部，以封闭支撑筒的下端；一光纤光栅，该光纤光栅固定在膜片的上面，该光纤光栅的尾纤穿过支撑筒侧壁上的圆孔；一端盖，该端盖盖合于支撑筒的上面；一温度补偿光纤光栅，该温度补偿光纤光栅固定在端盖的下面，该温度补偿光纤光栅的尾纤穿过支撑筒侧壁上的一圆孔。
2 、根据权利要求1所述的膜片式光纤压强传器，其特征在于，其中所述的光纤光做是粘接固定膜片的上面。
3 、根据权利要求1所述的膜片式光纤压强传器，其特征在于，其中所述的膜片的上面固定有第凸台和第二凸台，所述的光纤光柳 做的两端是粘接固于第一凸台和第二凸台上
4 、根据权利要求1所述的膜片式光纤压强传感器，其特征在于，其中所述的支撑筒侧壁上的圆孔处进—步安装两圆柱形接头，用于引出光纤光微和温度补偿光纤业孤 兀娜的尾纤
5 、根据权利要求1所述的膜片式光纤压强传感器，其特征在于，其中所述的膜片与支撑筒为分体结构或为一体结构。
6 、根据权利要求1所述的膜片式光纤压强传感器，其特征在于，其中所述的端盖与支撑筒通过螺栓固定或粘接固定。
7 、根据权利要求1所述的膜片式光纤压强传感器，其特征在于，其中所述的支撑筒与端生联接处以及圆柱型接头内涂有高强度密封胶，使支撑筒内部构成密闭的空气腔。
8 、根据权利要求1所述的膜片式光纤压强传感器，其特征在于，其中所述的端兰 皿与支撑筒的材料的掷膨胀系数相同。
全文摘要
一种膜片式光纤压强传感器，其特征在于，包括一支撑筒，该支撑筒为光纤压强传感器的主体，该支撑筒为一筒状，其下端侧壁的同轴处开有一圆孔；一膜片，该膜片位于支撑筒的底部，以封闭支撑筒的下端；一光纤光栅，该光纤光栅固定在膜片的上面，该光纤光栅的尾纤穿过支撑筒侧壁上的圆孔；一端盖，该端盖盖合于支撑筒的上面；一温度补偿光纤光栅，该温度补偿光纤光栅固定在端盖的下面，该温度补偿光纤光栅的尾纤穿过支撑筒侧壁上的一圆孔。
文档编号G01L1/24GK101206149SQ20061016553
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月21日 优先权日2006年12月21日
发明者刘育梁, 张文涛, 芳 李 申请人:中国科学院半导体研究所