[发明专利]耐高温光纤光栅传感器封装装置及方法

说明书

一种耐高温光纤光栅传感器封装装置及方法，光学平台上依次设置有左夹持机构、加热机构、右夹持机构，所述的左夹持机构为左齿轮齿条平移台上设置有左三维组合平移台，左三维组合平移台上设置有推拉力计，推拉力计上设置有左光纤夹持器；所述的加热机构为中齿轮齿条平移台上设置有旋转升降台，旋转升降台上设置有恒温加热器；所述的右夹持机构为右齿轮齿条平移台上设置有右三维组合平移台，右三维组合平移台上设置有右光纤夹持器。本发明具有操作简单、封装效率高、耗能低、成本低的优点。

技术领域

本发明属于光纤光栅传感器技术领域，具体涉及到一种耐高温光纤光栅传感器封装装置及方法。

背景技术

光纤光栅传感器由于其独特的优势和广泛的应用前景而在光纤传感领域倍受瞩目，近年来，光纤光栅传感理论和技术日益成熟，普通应用环境下的光纤光栅传感器已从实验室研究走向实用化，在土木工程，公共交通等领域的应用有诸多报道。但由于受到长期耐高温光纤光栅制作技术的限制，高温环境下的光纤光栅传感器的相关技术研究相对滞后。近几年，耐高温光纤光栅制作技术的突破为光纤光栅传感器在高温环境下的应用提供了基本部件。虽然经过特殊工艺制作的耐高温光纤光栅可在高达1000℃的温度下进行传感测量，但裸光纤光栅对温度和应变的响应灵敏度均很低，加之裸光纤光栅本身非常纤细，强度低，必须对裸光纤光栅进行功能性封装处理，实现对光纤光栅的保护和待测量的响应增敏。实际工程应用中，需要根据应用场合对光纤光栅进行不同封装，常用的封装方法是将光纤光栅用固化胶粘贴在弹性传感结构表面或者嵌入其内部等。应用于高温环境下 (100℃)的光纤光栅传感器封装存在的技术问题是固化胶的固化温度必须要大于传感器工作环境温度，因此需要将涂有高温固化胶的光纤光栅、弹性传感结构放入高温箱中进行高温固化。但是由于光纤光栅的热膨胀系数小于弹性传感结构热膨胀系数，加之高温固化胶固化过程中要发生收缩，若在固化过程中不给光纤光栅施加预应力，固化后的传感器在低于固化温度下，由于弹性传感结构材料冷缩，带动光纤光栅轴向收缩使得封装后的光纤光栅很容易出现啁啾现象，从而影响传感器的传感性能和降低传感器封装成品率。这也是光纤光栅传感器在高温环境下走向实用化的关键技术之一。

专利申请号为200810150477.2、名称为《光纤光栅传感器施加预应力的封装装置》的中国专利，可实现光纤光栅在加载预应力的情况下进行高温固化封装。但封装方法是待封装传感器置于预应力施加平台，然后将高温固化胶均匀涂敷在弹性衬底与光纤光栅粘贴位置上，施加预应力后，将待封装的传感器和预应力施加装置一起放入高温恒温箱内进行高温固化封装。但预应力施加装置在高温恒温箱内也会发生热胀冷缩，且由于预应力施加装置是由多种材料加工的结构组合而成，因此不同固化温度、固化时间间隔引起的预应力施加装置产生的热膨胀大小无法理论计算，从而导致施加于光纤光栅的预应力发生变化或释放，所以在保证同种结构封装的光纤光栅传感器施加相同的预应力方面存在技术问题，影响封装传感器的一致性。其次，现有的专利和文献报道的光纤光栅封装方法中，给光纤光栅施加预应力的大小都是需要通过用光纤光栅解调设备检测光栅波长变化来确定，因此封装前必须要把光纤光栅尾纤与光纤跳线熔接后再与光纤光栅解调设备相联，从而增加了光纤光栅传感器封装的复杂性，特别不利于光纤光栅传感器的批量化封装。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有光纤光栅传感器封装技术的缺点，提供一种操作简单、工作效率高、耗能低、成本低的耐高温光纤光栅传感器封装装置。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种耐高温光纤光栅传感器封装装置，光学平台上依次设置有左夹持机构、加热机构、右夹持机构，所述的左夹持机构为左齿轮齿条平移台上设置有左三维组合平移台，左三维组合平移台上设置有推拉力计，推拉力计上设置有左光纤夹持器；所述的加热机构为中齿轮齿条平移台上设置有旋转升降台，旋转升降台上设置有恒温加热器；所述的右夹持机构为右齿轮齿条平移台上设置有右三维组合平移台，右三维组合平移台上设置有右光纤夹持器。

作为一种优选的技术方案，所述的恒温加热器为温度控制器上设置有加热平板，温度控制器与加热平板通过导线相连。