專利名稱：一種磁吸式片狀光纖光柵溫度傳感器的制作方法
技術領域：
本發明屬于光纖傳感技術領域，特別是一種磁吸式片狀光纖光柵溫度傳感器。
背景技術：
光纖光柵具有尺寸小、重量輕、本質安全、抗電磁干擾、耐腐蝕、壽命長、易于復用等一系列優點，近年來成為發展最為迅速的光纖無源器件之一，在光纖傳感技術領域備受青睞。光纖光柵傳感器，能夠實現對溫度、應變、壓力、振動、位移、電流等多物理量、多參數的多點分布式測量和長期遠程在線監測，得到了廣泛的研究和應用。目前，溫度傳感器在實驗測量和狀態監測中被大量應用。傳統的電類溫度傳感器，如熱電阻、熱電偶等，采用金屬導線傳輸信號，易受電磁干擾、穩定性較差、信號傳輸距離短、不能滿足多點分布式測量的需要，很難在強電磁干擾、易燃、易爆等惡劣的工作環境中實現對溫度的精確測量和長期監測。而光纖光柵溫度傳感器克服了傳統溫度傳感器的缺點，具有本質安全防爆，抗電磁干擾，耐腐蝕，信號傳輸距離遠，易于實現溫度的多點分布式測量和遠程在線監測等優點。由于光纖光柵本身的溫度分辨率較低且同時對溫度和應變敏感，人們圍繞光纖光柵溫度傳感器增敏以及排除外界應力對溫度測量的干擾等方面做了大量的研究工作。詹亞哥等人提出一種利用金屬槽封裝光纖光柵的溫度傳感器(參看文獻“高分辨率光纖光柵溫度傳感器的研究”，來自期刊《中國激光》，2005年I月，32卷第I期)，該傳感器利用熱膨脹系數較大的鋁槽進行溫度增敏，溫度靈敏度系數較裸光柵提高了 3. 6倍，但是該傳感器在測量過程中容易受到外界應力的影響；李闊等人設計制作了一款滿足地震前兆觀測中地溫觀測精度要求的雙金屬光纖光柵溫度傳感器(參看文獻“一種高溫下高靈敏光纖光柵溫度傳感器的制作方法”，來自期刊《光學學報》，2009年I月，29卷第I期)，該傳感器采用雙金屬結構的方法實現溫度增敏，即當溫度變化時，雙金屬結構把兩種熱膨脹系數不同的金屬長度變化量的差值轉化為固定在兩金屬上的光纖光柵長度的變化量，從而獲得較高的溫度分辨率J. L. Cruz等人利用聚合物封裝光纖光柵溫度傳感器(參看文獻“ImpiOvedthermal sensitivity of fiber Bragg gratings using a polymer overlayer”，來白期干Ij((Electronics Letters)), 1996年2月，32卷第4期；文獻“聚合物封裝的高靈敏度光纖光柵溫度傳感器及其低溫特性”，來自期刊《光學學報》，2004年10月，24卷第10期)，該類型的傳感器將光纖光柵封裝在熱膨脹系數較大的有機聚合物基底中，得到的溫度傳感器的靈敏度系數可達普通裸光纖光柵的十幾倍，但是光纖光柵在封裝在聚合物的過程中，容易出現啁啾現象，且在長期測量過程中穩定性不好；Li Wei等人將光纖光柵封裝在細鋼管中，參看文獻“The study of enhancing temperature sensitivity for FBG temperature sensor，，，來自〈〈Proceeding of the Eighth International Conference on Machine Learning andCybernetics)), 2009年7月；文獻“金屬管封裝光纖光柵溫度傳感器特性的實驗研究”，來自期刊《黑龍江大學自然科學學報》，2011年10月，28卷第5期)，該傳感器利用膠黏劑將光纖光柵封裝在細鋼管內，并讓鋼管內的光纖保持松弛狀態，得到的光纖光柵溫度傳感器受外界作用力影響較小，光纖光柵不容易損壞，但是該傳感器溫度增敏效果不明顯。專利號為201210216498. 6的中國發明專利“一種模塊化結構的光纖光柵溫度傳感器”，將光纖光柵呈松弛的圓弧狀固定后，放置在保護管內，整個形成一個光纖光柵模塊，該傳感器不受應力影響，裝配簡單，適合大批量生產。但溫度靈敏度較低，不適用于物體表面溫度的測量。專利號為201110308013.1的中國發明專利“一種耐腐蝕的光纖光柵溫度傳感器”，采用外表面設有耐腐蝕層的鋼管直接封裝光纖光柵，該溫度傳感器結構簡單，耐腐蝕性較好，但易受外應力的影響，靈敏度較低。
發明內容
本發明的目的在于針對光纖光柵溫度傳感器在現代工業生產中的實際需要和現有技術的不足，提出了一種磁吸式片狀光纖光柵溫度傳感器。為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是一種磁吸式片狀光纖光柵溫度傳感器，包括光纖光柵、細鋼管以及護纖套管，所述光纖光柵兩端的信號傳輸光纖套入所述護纖套管內，所述護纖套管粘貼固定在細鋼管內，其特點是還包括基底，所述光纖光柵通過膠黏劑粘貼固定在基底上，所述細鋼管固定在所述基底兩端。所述傳感器還包括一個蓋，所述蓋通過兩端固定在粘貼有所述光纖光柵一面的基底上，在所述蓋與基底之間形成空腔。所述基底未粘貼有所述光纖光柵的一面上設置有永磁體。 所述傳感器呈片狀結構。本發明與現有的溫度測量和監測傳感器相比具有如下突出特點1.采用磁吸的方式進行安裝，方便快捷，易于更換測量位置，片狀結構更適合于物體表面溫度的測量。2.利用熱膨脹系數高的基底材料對光纖光柵進行溫度增敏，傳感器的靈敏度高，響應速度快。3.結構簡單，體積小，受外應力影響小，串接方便，易于實現溫度的多點分布式測量和遠程在線監測。
圖1為本發明實施例1的結構示意圖。圖2為圖1的A-A向視圖。圖3為本發明實施例1的外形圖。圖4為本發明實施例2的結構示意圖。圖5為本發明實施例2的外形圖。圖中I—光纖，2—護纖套管，3—細鋼管，4一基底，5—光纖光柵，6—空腔，7—蓋，8一永磁體，9一I父黏劑。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
本發明所涉及的光纖光柵溫度傳感器是一種片式結構，主要用于鐵磁性材料表面溫度的測量和在線監測。光纖光柵通過膠黏劑粘貼固定在熱膨脹系數較高的基底材料(如鋁等)上面，如果不考慮光纖光柵應變與溫度的耦合作用，光纖光柵波長隨溫度的變化關系為:
權利要求
1.一種磁吸式片狀光纖光柵溫度傳感器，包括光纖光柵、細鋼管以及護纖套管，所述光纖光柵兩端的信號傳輸光纖套入所述護纖套管內，所述護纖套管粘貼固定在細鋼管內，其特征在于:還包括基底，所述光纖光柵通過膠黏劑粘貼固定在基底上，所述細鋼管固定在所述基底兩端。
2.如權利要求所述I的所述磁吸式片狀光纖光柵溫度傳感器，其特征在于:所述傳感器還包括一個蓋，所述蓋通過兩端固定在粘貼有所述光纖光柵一面的基底上，在所述蓋與基底之間形成空腔。
3.如權利要求所述I或2的所述磁吸式片狀光纖光柵溫度傳感器，其特征在于:所述基底未粘貼有所述光纖光柵的一面上設置有永磁體。
4.如權利要求所述I的所述磁吸式片狀光纖光柵溫度傳感器，其特征在于:所述傳感器呈片狀 結構。
全文摘要
本發明涉及一種磁吸式片狀光纖光柵溫度傳感器，包括光纖光柵、細鋼管以及護纖套管，所述光纖光柵兩端的信號傳輸光纖套入所述護纖套管內，所述護纖套管粘貼固定在細鋼管內，其特點是還包括基底，所述光纖光柵通過膠黏劑粘貼固定在基底上，所述細鋼管固定在所述基底兩端。本發明與現有的溫度測量和監測傳感器相比具有如下突出特點采用磁吸的方式進行安裝，方便快捷，易于更換測量位置，片狀結構更適合于物體表面溫度的測量；利用熱膨脹系數高的基底材料對光纖光柵進行溫度增敏，傳感器的靈敏度高，響應速度快；結構簡單，體積小，受外應力影響小，串接方便，易于實現溫度的多點分布式測量和遠程在線監測。
文檔編號G01K11/32GK103076109SQ201210572159
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者周祖德, 黃 俊, 譚躍剛, 劉明堯 申請人:武漢理工大學