一种光纤布拉格光栅的声发射传感器的封装方法

 CN 102419349 B

光纤光栅传感技术是传感家族中的新成员，它正以传统电传感器无法比拟的独特优势飞速发展，刷新着人们在传感领域的传统观念。光纤光栅抗电磁干扰、耐腐蚀、轻巧、灵敏度高、便于复用和组网等优点使它能代替传统的在强电磁干扰等恶劣环境中，在大型结构多点健康检测等方面得到广泛应用。但是光纤布拉格光栅的中心波长易受温度、应变、压力等物理量的影响而产生漂移，如果要利用光纤光栅进行传感，需要适当的封装技术，增加其敏感度，以利于检测解调。

本专利涉及一种光纤布拉格光栅声发射传感器的封装方法，采用熔接机将光纤布拉格光栅的一端与声发射传感系统的输入光纤相熔接，并将光栅和光纤套管一起固定在有机玻璃材质的基底上，采用胶进行粘贴固定；光纤光栅为拉直松弛的状态，固定在有机玻璃中线凹槽内。其结构如图1所示。

图 1 光纤布拉格光栅声发射传感器的封装结构示意图

如图1所示，加工一块40mm * 10mm * 4mm的长方体带凹槽的有机玻璃4基底，有机玻璃基底4表面中线上有两个尺寸分别为1mm * 32mm *1mm和3mm * 8mm *1.5mm的槽；将光纤布拉格光栅3栅区两侧的涂覆层去掉，露出裸光纤，并用丙酮或酒精清洗栅区;用熔接机将光纤布拉格光栅3的一端与声发射传感系统的输入光纤2相熔接;用细砂纸把有机玻璃4基底表面抛光，并用丙酮或酒精将其擦拭干净;拉直光纤，放入有机玻璃4基底1mm* 32mm * 1mm的槽中，先将两端用502胶固定。待两端的502胶凝固后，在光栅3栅区处滴加少量502胶，使栅区紧贴着有机玻璃基底固定。最后在臀槽中添加大量502胶，使其完全覆盖密封整条光栅;将光纤保护套管1固定在有机玻璃4边缘3mm *8mm *1.5mm 的槽内;光纤光栅3的多余尾纤5，做切断处理即可。

本发明具有如下优点：

 

（1）操作简单，成本低廉，封装后的光纤光栅传感器体积小质量轻，灵敏度和可靠性好，能够长期稳定的正常工作。

（2）纤细柔软、质脆、容易被损坏，因此，对裸光纤光栅进行保护性封装，是将光纤光栅传感器在实际应用中推广的一个重要环节，对于研制满足航空、航天领域需要的体积小、质量轻光纤光栅传感器具有重要的意义。它能对栅区、光纤接头焊点及引纤加以保护，以提高光纤光栅传感器的可靠性和使用寿命。

（3）本发明选用有机玻璃作为光纤光栅声发射传感器的封装材料，有别于光纤光栅温度和应力传感器所用的有机高分子材料和金属材料。声发射波能在有机玻璃材料中各向同性地传播，损耗极低，这就优于有机高分子封装材料；并且它的热膨胀系数小，这就优于金属封装材料。另外，根据检测器件表面外形的不同，有机玻璃也能方便地加工成不同形状，来紧贴各种器件表面，提高测量精度和可靠性。