光纤光栅温度传感器的制作方法

1.本实用新型涉及温度传感器的技术领域，特别涉及一种光纤光栅温度传感器。


背景技术：

2.光纤光栅是一种无源滤波器件，它有体积小，灵敏度高，稳定性好，抗电磁干扰等优点，并且在真空和低温等外界环境下比较敏感，因此在光纤通信和传感器领域得到了广泛的应用。
3.现有的普通光纤光栅温度传感器是将刻有布拉格光栅的光纤固定在不锈钢基底表面，由于不锈钢的热膨胀系数较高，以不锈钢为基底的光纤光栅温度传感器的温度测量范围有限，难以实现较低温度的测量，导致在真空和低温等环境下检测出的温度数据偏差较大。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本实用新型的主要目的是提供一种光纤光栅温度传感器，旨在解决现有以不锈钢为基底的光纤光栅温度传感器的温度测量范围有限，难以实现较低温度的测量的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的光纤光栅温度传感器，包括：低热膨胀系数下基底、高热膨胀系数上基底及光纤，低热膨胀系数下基底和高热膨胀系数上基底的右端面平齐并焊接固定在一起，低热膨胀系数下基底的上表面沿其长度方向开设有上容置槽，高热膨胀系数上基底的下表面沿其长度方向开设有下容置槽，上容置槽和下容置槽合围成一个柱状通孔。光纤也沿低热膨胀系数下基底的长度方向铺设，光纤的中部置于柱状通孔内，光纤的两端分别置于柱状通孔两端的外侧，且光纤的两端分别连接有信号接头。光纤置于柱状通孔内的部分刻有布拉格光栅，布拉格光栅张紧，且柱状通孔的两端的口部与光纤粘接固定。
6.优选地，低热膨胀系数下基底采用钛合金材质加工而成，高热膨胀系数上基底采用不锈钢材质加工而成。
7.优选地，柱状通孔的直径大于光纤的直径。
8.优选地，信号接头采用lc/apc接头。
9.优选地，柱状通孔的两端的端部均设有扩孔槽，光纤与扩孔槽的内壁粘接固定。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过将刻有布拉格光栅的光纤布置在低热膨胀系数下基底和高热膨胀系数上基底的分型面上，并将低热膨胀系数下基底和高热膨胀系数上基底的一端固定，另一端作为自由端，使得布拉格光栅既能随低热膨胀系数下基底发生形变，又能随高热膨胀系数上基底发生形变，进而使得光纤光栅温度传感器的温度测量范围更广，可实现对较低温度的测量。
附图说明
11.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
12.图1为本实用新型一实施例的截面结构图。
13.本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
14.本实用新型提出一种光纤光栅温度传感器。
15.参照图1，图1为本实用新型一实施例的截面结构图。
16.如图1所示，在本实用新型实施例中，该光纤光栅温度传感器，包括：低热膨胀系数下基底1、高热膨胀系数上基底2及光纤3，低热膨胀系数下基底1优选钛合金材质加工而成，高热膨胀系数上基底2优选不锈钢材质加工而成。低热膨胀系数下基底1和高热膨胀系数上基底2的右端面平齐，并通过氩弧焊或者激光焊来焊接固定在一起。而低热膨胀系数下基底1和高热膨胀系数上基底2的左端作为自由端，受到温度变化影响时可自由伸缩发生形变。低热膨胀系数下基底1的上表面沿其长度方向开设有上容置槽，高热膨胀系数上基底2的下表面沿其长度方向开设有下容置槽，上容置槽和下容置槽合围成一个柱状通孔4。
17.光纤3也沿低热膨胀系数下基底1的长度方向铺设，光纤3的中部置于柱状通孔4内，柱状通孔4的直径大于光纤3的直径，使得组装时柱状通孔4的内壁不会抵压光纤3的外壁而容易损坏光纤3，另外也使得光纤3具有足够形变空间，防止光纤3发生形变时受到柱状通孔4的内壁的影响。
18.光纤3的两端分别置于柱状通孔4两端的外侧，且光纤3的两端分别连接有信号接头5，信号接头5采用lc/apc接头。光纤3置于柱状通孔4内的部分刻有布拉格光栅6，布拉格光栅6张紧，且柱状通孔4的两端的口部与光纤3采用耐高温粘合剂7粘接固定。低热膨胀系数下基底1和高热膨胀系数上基底2受温度影响而发生形变，会拉动布拉格光栅6也发生形变，从而改变布拉格光栅6的中心波长，中心波长的变化信号通过lc/apc接头传输给外部的解调仪进行解调，从而测出形变量，进而测出温度值。光纤3与柱状通孔4内壁之间采用耐高温粘合剂7粘接固定，使得光纤3在随其中一个基底发生形变时，粘接在另一个基底上的高温粘合剂部分对光纤3发生形变的抵抗力小，相较于焊接固定，测量精度更高。
19.柱状通孔4的两端的端部均设有扩孔槽8，光纤3与扩孔槽8的内壁采用耐高温粘合剂7粘接固定，使得光纤3与低热膨胀系数下基底1及高热膨胀系数上基底2之间的粘接更加牢固，使用寿命更长。
20.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过将刻有布拉格光栅6的光纤3布置在低热膨胀系数下基底1和高热膨胀系数上基底2的分型面上，并将低热膨胀系数下基底1和高热膨胀系数上基底2的一端固定，另一端作为自由端，使得布拉格光栅6既能随低热膨胀系数下基底1发生形变，又能随高热膨胀系数上基底2发生形变，进而使得光纤3光栅温度传感器的温度测量范围更广，可实现对较低温度的测量，低温测量区间可扩展到-100℃。并能保证不低于30pm/℃的灵敏度和高于0.03℃的分辨率。
21.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。


技术特征：
1.一种光纤光栅温度传感器，其特征在于，包括：低热膨胀系数下基底、高热膨胀系数上基底及光纤，所述低热膨胀系数下基底和所述高热膨胀系数上基底的右端面平齐并焊接固定在一起，所述低热膨胀系数下基底的上表面沿其长度方向开设有上容置槽，所述高热膨胀系数上基底的下表面沿其长度方向开设有下容置槽，所述上容置槽和所述下容置槽合围成一个柱状通孔；所述光纤也沿所述低热膨胀系数下基底的长度方向铺设，所述光纤的中部置于所述柱状通孔内，所述光纤的两端分别置于所述柱状通孔两端的外侧，且所述光纤的两端分别连接有信号接头；所述光纤置于所述柱状通孔内的部分刻有布拉格光栅，所述布拉格光栅张紧，且所述柱状通孔的两端的口部与所述光纤粘接固定。2.如权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述低热膨胀系数下基底采用钛合金材质加工而成，所述高热膨胀系数上基底采用不锈钢材质加工而成。3.如权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述柱状通孔的直径大于所述光纤的直径。4.如权利要求1所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述信号接头采用lc/apc接头。5.如权利要求1-4任一项所述的光纤光栅温度传感器，其特征在于，所述柱状通孔的两端的端部均设有扩孔槽，所述光纤与所述扩孔槽的内壁粘接固定。

技术总结
本实用新型公开了一种光纤光栅温度传感器，低热膨胀系数下基底和高热膨胀系数上基底的右端面平齐并焊接固定在一起，低热膨胀系数下基底的上表面沿其长度方向开设有上容置槽，高热膨胀系数上基底的下表面沿其长度方向开设有下容置槽，上容置槽和下容置槽合围成一个柱状通孔。光纤的中部置于柱状通孔内，且光纤的两端分别连接有信号接头。光纤置于柱状通孔内的部分刻有布拉格光栅，布拉格光栅张紧，且柱状通孔的两端的口部与光纤粘接固定。本实用新型的有益效果：该传感器的布拉格光栅既能随低热膨胀系数下基底发生形变，又能随高热膨胀系数上基底发生形变，进而使得光纤光栅温度传感器的温度测量范围更广，可实现对较低温度的测量。测量。测量。


技术研发人员：朱佳佳 谢国坚 陈建辉
受保护的技术使用者：深圳中科传感科技有限公司
技术研发日：2022.08.25
技术公布日：2022/12/6