[发明专利]一种鱼型光纤光栅压力和温度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压力和温度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流线型；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的筋槽，设定为阳面金属片；阴面金属片和阳面金属片的骨刺数量相同，且相互对称设置；

S2：制作测温单元：

制作测温金属片：取一长条形金属片沿其纵轴线冲压成弧形，翘起的翻边剪制处理，金属片剪制后的翻边插入阳面金属片的筋槽内侧位置，保证长条形金属片纵轴线平直，使长条形金属片和阳面金属片的筋槽形成封闭的密封腔，所述长条形金属片设为测温金属片；

制作隔板：取至少两块金属片，按照密封腔中轴线不同横剖面的形状，剪制成至少两块隔板，隔板的边缘剪制流通孔，中部冲制安装孔，将隔板设置在密封腔内相应的截面处；

制作测温光栅增敏件：另取一长条形金属片沿其纵轴线按照隔板中部安装孔大小冲压成弧形，其翘起的翻边剪制处理，使其能够穿进隔板中部的安装孔，设为测温光栅增敏件；在隔板安装孔内放置测温光栅增敏件，所述测温光栅增敏件的一端和其中一个隔板相固连，其他隔板的安装孔位置和测温光栅增敏件相抵接，使测温光栅增敏件的另一端悬置设置；

制作测温金属丝：在所述测温金属片的外部表面焊接至少一根测温金属丝；

S3：制作光纤光栅：选取四根相同光纤，在阴面金属片的内外两侧中轴线分别对称粘贴光纤，在每根光纤表面刻制相同特征值的光栅，保证阴面金属片中部内外侧的光栅为相同特征的栅格周期，将粘贴在阴面金属片的外侧壁的光纤编号为一号光纤，将粘贴在阴面金属片的内侧壁的光纤编号为二号光纤；

取余下的两根光纤中的一根为三号光纤，将三号光纤沿所述密封腔纵轴线方向穿过所述测温光栅增敏件，并粘贴在测温光栅增敏件凹面的纵轴线位置，在三号光纤和测温光栅增敏件相粘连位置刻制光栅，三号光纤上的光栅特征值和一号或二号光纤上的光栅特征值相同，且三号光纤和测温金属片的两端位置粘连设置，以保证密封腔内的三号光纤处于松弛状态，所述松弛状态包括光纤上设置松弛环；所述松弛环，包括至少一圈的光纤绕折；

制作测温密封腔：随后将所述测温金属片的翘起端与阳面金属片的筋槽粘贴或焊接在一起，在密封腔内填充流体的导热介质后进行密封处理，使密封腔完全密闭；在阳面金属片的外侧中轴线粘贴四号光纤，在阳面金属片中部位置的四号光纤表面刻制光栅，所述四号光纤上的光栅和三号光纤上的光栅特征值相同；

S4：制作气囊：使用吹制气球的方法将惰性气体充入气囊中，每一批次的气囊大小相同，保证两金属片压缩至平面时不破裂；

S5：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，所述测温金属片表面的测温金属丝从传感器主体延伸穿出设置在外界，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，所述抗扭绳用于平衡光纤的扭转；

S6：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；

S7：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；

S8：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；

S9：整体封装：使用薄膜将传感器主体、光缆进行封装密封，使测温金属丝穿过传感器主体和表皮后向外延伸设置；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压力和温度传感器的制作及封装方法，其特征在于，在步骤S6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S6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，可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。