[发明专利]基于低熔点玻璃的新型FBG温度传感器的封装工艺方法

说明书

本发明公开了一种基于低熔点玻璃的新型FBG温度传感器及其封装工艺方法，包括氧化铝陶瓷管(1)、聚酰亚胺FBG(2)、低熔点玻璃(3)、橡胶尾套(4)以及高温保护套(5)；聚酰亚胺FBG(2)穿过氧化铝陶瓷管(1)，且正处于陶瓷管(1)的中心位置，与氧化铝陶瓷管(1)相互平行；利用低熔点玻璃(3)使氧化铝陶瓷管(1)与聚酰亚胺FBG(2)构成陶瓷管‑FBG组合体；橡胶尾套(4)采用过盈配合方式分别套在陶瓷管两端；高温保护套(5)分别套在陶瓷管‑FBG组合体之外的两段聚酰亚胺尾纤部分，高温保护套(5)与橡胶尾套(4)之间也采用过盈配合。本发明封装工艺简单，封装后传感器重复性好，可靠性高；对于解决FBG传感器封装工艺问题具有重要意义。

技术领域

本发明属于光纤传感领域，特别是涉及一种FBG温度传感器的封装工艺方法。

背景技术

1978年，K.O.Hill等人发现了掺锗光纤的光敏性，并展示了在光纤纤芯上形成光栅的可行性。由此产生了一种新型的光纤无源器件FBG，即光纤布拉格光栅(Fibber BraggGratting)。随着FBG写入技术的不断完善，应用成果的日益丰富，FBG称为目前最有发展前景、最具代表性的光纤无源器件之一。其在温度、应变、压力等多个传感领域的应用研究也进入全新的发展阶段。

光纤传感器因其质轻、体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀等特点十分适合于建构健康监测领域的应用。多数传感器在长期使用时会出现信号衰减、失真等现象，严重影响传感精度；而FBG传感器是采用波长编码的测量方式，因此不受信号强度衰减的影响。因此FBG传感作为一个重要的发展方向，在健康监测领域的应用与研究日益得到关注。

利用FBG实现温度传感也存在一些亟待科研工作者解决的问题。由于裸栅的温度灵敏度低，降低了传感精度，所以需要对FBG进行封装。根据是否粘接栅区将封装方式分为胶粘法和镀膜法，胶粘法封装的传感器在长期使用时容易导出现啁啾现象；另一种封装方法是镀金属膜，这种方法工艺复杂，成本高，制作难度大。

发明内容

本发明提出了一种基于低熔点玻璃的新型FBG温度传感器的封装工艺方法，设计了新型的FBG温度传感器结构，同时实现了专用于该传感器结构的封装工艺方法。

本发明提供了一种基于低熔点玻璃的新型FBG温度传感器封装装工艺方法，该FBG温度传感器的结构包括氧化铝陶瓷管1、聚酰亚胺FBG 2、低熔点玻璃3、橡胶尾套4以及高温保护套5；其中，聚酰亚胺FBG 2穿过氧化铝陶瓷管1，且正处于氧化铝陶瓷管1的中心位置，与氧化铝陶瓷管1两者相互平行；利用低熔点玻璃3将氧化铝陶瓷管1从两端与聚酰亚胺FBG2形成浸没状态，构成陶瓷管-FBG组合体；橡胶尾套4采用过盈配合方式分别套设在氧化铝陶瓷管1两端；高温保护套5分别套设在陶瓷管-FBG组合体之外的两端尾纤部分，高温保护套5与橡胶尾套4之间也采用过盈配合；包括以下步骤：

步骤一、首先，将氧化铝陶瓷管1放置于夹持件上，利用固定棒8固定氧化铝陶瓷管1；旋紧夹紧螺母10、11；

步骤二、将聚酰亚胺FBGFBG 2穿过氧化铝陶瓷管1，同时将低熔点玻璃环穿过聚酰亚胺FBG 2，置于氧化铝陶瓷管1上端；然后通过夹持块12、13、固定住聚酰亚胺FBG 2；

步骤三、调整氧化铝陶瓷管1与聚酰亚胺FBG 6的相对位置，使聚酰亚胺FBG 2正处于氧化铝陶瓷管1的中心位置，且两者相互平行；

步骤四、打开热风枪，温度调整为480℃，风速50转/秒；风口正对氧化铝陶瓷管1上端，两者距离为2mm，且避开聚酰亚胺FBG 2；通过热传导使低熔点玻璃融化，直至其完全浸没聚酰亚胺FBG2，撤去热风枪；等氧化铝陶瓷管1冷却至室温，松开夹持件，取出陶瓷管-FBG组合体；然后，调换陶瓷管-FBG组合体上下端；以同样的方法将另外一端封装好；

步骤五、将陶瓷管-FBG组合体置于热温箱中，热温箱温度设置为215℃，保温一小时；然后关闭温箱电源，等温箱自然降温到室温，取出组合体，完成退火的步骤；