[发明专利]一种鱼型光纤光栅大量程压力传感器的制作及封装方法

权利要求书

1.一种鱼型光纤光栅大量程压力传感器的制作及封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：制作鱼型金属片：将金属片冲制成鱼骨形状，两端设置连接孔，并且将金属片冲压成中部外凸的橄榄型；其中一个金属片沿其纵向中轴线两侧对称开设纵向沟槽，设定为阴面金属片；取另一个金属片沿纵向中轴线两侧对称开设沿纵向外凸或内凹的筋槽，设定为阳面金属片；阴面金属片和阳面金属片横向外突的骨刺状支撑部数量相同，并沿各自的纵轴对称，且阴面金属片和阳面金属片间的支撑部也相互对称设置；

S2：制作光纤光栅：在同一个传感器的阴面金属片和阳面金属片的内外两侧沿纵轴线分别对称粘贴光纤，保证四根光纤规格相同，对纵轴线中部的光纤表面刻制光栅，保证每个传感器的两金属片内外侧的光栅为相同特征的栅格；将四根光纤进行编号后，阴面金属片的外侧壁粘贴的为一号光纤，阴面金属片的内侧壁粘贴的为二号光纤；阳面金属片的内侧壁粘贴的为三号光纤，阳面金属片的外侧壁粘贴的为四号光纤；

S3：制作气囊：使用吹制气球的方法将惰性气体充入气囊中，每一批次的气囊规格相同，保证两金属片压缩至平面时不破裂；

S4：组装传感器主体：将气囊放置在粘贴好光纤光栅的阴面金属片的内凹位置，将两个中部设有限位环的金属棒分别放入阴面金属片两端的连接孔内，将阳面金属片对应孔穿入两个金属棒的另一端，再将两个金属片的支撑部对应粘贴，使设置有光纤光栅的两个金属片形成一个内置气囊的传感器主体，两端金属棒的中间的限位环用于连接牵引绳；两端金属棒伸出金属片的部分打结设置，打结部分用于固定两金属片的首尾两端，打结形成的圆环部用于连接抗扭绳，所述抗扭绳用于连接平衡光纤的扭转；

S5：组装光缆：制作具有连接四根光纤的光纤连接器，中间连接抗拉用的牵引绳，两侧对称设置抗扭绳的连接穿孔，四根光纤及牵引绳和光纤连接器相连，两侧的抗扭绳和光纤连接器相应部分进行连接；

S501：封装传感器主体和光缆：将上述传感器主体和四根光纤、牵引绳、金属棒进行封装，保证内部气囊不被破坏，四根光纤、牵引绳封装形成光缆；

S6：平衡测量：用油液悬置法测量传感器主体的漂浮平衡能力，用增减端部弹性体质量的办法进行漂浮平衡；

S7：整体封装：使用薄膜将传感器主体、光缆进行封装密封；将抗扭绳、光缆间挂制与油液兼容的薄膜，借助液流进行抗扭平衡。

2.根据权利要求1所述的一种鱼型光纤光栅大量程压力传感器的制作及封装方法，其特征在于，在步骤S5中组装光缆时，牵引绳的连接长度不大于光纤连接器和连接孔之间光纤的长度，以防止光纤被液流冲击而断裂；在步骤S501中，光缆的长度大于其前端的传感器主体或光纤连接器的纵向长度的十倍，以避免上游物体的后部紊流对下一个传感器的压力检测产生影响。

3.根据权利要求2所述的一种鱼型光纤光栅大量程压力传感器的制作及封装方法，其特征在于，在步骤S4中组装传感器主体时进行填充，使用填充物将两个金属片及测温金属片与气囊之间的间隙进行填充，保证传感器主体内的气囊、金属棒的位置固定，形成一具有仿鱼结构的传感器整体。

4.根据权利要求3所述的一种鱼型光纤光栅大量程压力传感器的制作及封装方法，其特征在于，在步骤S7进行整体封装后，从0MPa开始按每0.1MPa一标定的方法对传感器进行压力检测的标定，首先对每一压力数据进行采集，对应地采集一号光纤和二号光纤中各光栅中心波长漂移量的差值，存储每一个鱼型传感器的该漂移量的差值作为对应压力的标定关系，存储于计算机系统内用于每一个鱼型传感器对压力的测量，直到四号光纤或三号光纤中每一个鱼型传感器的光栅中心波长的光信号能够在压力负载条件下发生谐振波长分裂，通过采集特征光栅中光信号的x偏振光和y偏振光幅度谱中心波长的偏移量标定对应鱼型传感器外部的压力，或者能够采集四号光纤或者三号光纤中每一个鱼型传感器的光栅中心波长的光信号的斯托克斯参量s1，s2，s3标定对应鱼型传感器外部的压力，将这些光源信号的状态以及压力与这些参数的对应关系存储到计算机系统中，完成对鱼型传感器的压力标定；

按每0.1MPa升压的这一标定的方法进行标定过程中，当发生三号光纤或四号光纤中各光栅中心波长的光信号的斯托克斯参量s1，s2，s3都不再变化时，该压力作为该传感器的极限压力Pext，将极限压力Pext/1.2后，得到的数据作为该传感器的最大压力值Pmax。