[发明专利]一种新型光纤光栅温度传感器及封装方法

说明书

本发明公开了一种新型光纤光栅温度传感器，包括配套压合的基底座1和基上盖2，基底座1和基上盖2之间有容纳腔3，基底座1和基上盖2的两端分别设有容纳光纤通过的通孔31，所述基底座1的两侧分别设有隔断10，使得容纳腔3的两侧分别成形有封装胶容纳腔30，隔断10上设有容纳光纤通过的凹槽11；基底座1内设有陶瓷片12，光纤光栅通过容纳腔3的部分成C字形，C字形两端通过点胶13固定在陶瓷片12的两侧端。本发明的封装后的光纤光栅温度传感单元被保护在方形结构内部，同时光纤光栅处于悬空状态与基底不接触，再选用热传递效果良好的陶瓷片达到减敏外应力的效果，解决了温度、应变交叉问题。

技术领域

本发明属于测量被测物表面温度变化的光纤光栅温度传感器领域，更具体地，涉及一种可用于卫星在轨飞行时的卫星内部温度监测的光纤光栅温度传感器及封装方法。

背景技术

传感器在当代科技领域及实际应用中占有十分重要的地位。其中，光纤光栅传感器是现代光纤传感中应用最广泛的器件与技术。光纤光栅传感器具有一般传感器抗电磁干扰、灵敏度高、尺寸小、重量轻、成本低，适用于在高温、腐蚀性等环境中使用的优点外，还具有本征自相干能力强和在一根光纤上利用复用技术实现多点复用、多参量分布式区分测量的独特优势，同时，光纤光栅传感测量信息是波长编码的，不受光源的光强波动、光纤连接及耦合损耗、以及光波偏振态的变化等因素的影响，因此，光纤光栅传感器成为当前传感器的研究热点。近年来，光纤光栅传感器在大型土木工程结构、航空航天等领域的健康监测，以及能源化工等领域得到了广泛的应用。

目前已报道的光纤光栅传感器可以直接测量的物理量包括：温度、应变、压力、位移、压强、扭角、扭矩、加速度、电流、电压、磁场、浓度、热膨胀系数、振动等，其中温度、应变、压力物理量是可以直接测量的。在实际的应用中，光纤光栅传感器的温度和应变交叉敏感问题一直是难点。

针对现有技术的缺陷，提出本发明。

发明内容

为了解决光纤光栅的温度应变交叉敏感问题，本发明在制备传感器的结构封装上进行了改进，设计了一款可用于卫星在轨飞行时的卫星内部温度监测的光纤光栅温度传感器，并进行了温度标定和性能测试。本发明针对于卫星内部的温度监测（卫星内部正常工作的绝对温度保持在50℃左右），为光纤光栅温度传感器在卫星内部环境温度的使用提供依据。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种新型光纤光栅温度传感器，包括配套压合的基底座1和基上盖2，基底座1和基上盖2之间有容纳腔3，基底座1和基上盖2的两端分别设有容纳光纤通过的通孔31，所述基底座1的两侧分别设有隔断10，使得容纳腔3的两侧分别成形有封装胶容纳腔30，隔断10上设有容纳光纤通过的凹槽11；基底座1内设有陶瓷片12，光纤光栅通过容纳腔3的部分成C字形，C字形两端通过点胶13固定在陶瓷片12的两侧端。

所述陶瓷片12通过硅橡胶粘接固定在基底座1内。

所述光纤光栅位于容纳腔3的两端选用环氧树脂胶353ND封装在封装胶容纳腔30内，所述光纤光栅成成C字形的两端选用点胶13环氧树脂胶DP420固定在陶瓷片12的两侧端。

本发明还提供了一种新型光纤光栅温度传感器的封装方法，包括以下步骤：

步骤一，将陶瓷片12通过硅橡胶粘接在基底座1内；

步骤二，将光纤光栅形成C字形结构采用两端点胶13固定在陶瓷片上表面，点胶13选用环氧树脂胶DP420进行高温固化，固化温度设置60℃，固化时间30分钟；

步骤三，将光纤光栅位于容纳腔3的两端选用环氧树脂胶353ND封装在封装胶容纳腔30内，固化温度设置120℃，固化时间3分钟；