[发明专利]一种双重増敏的高灵敏度FBG温度传感器和制造方法

说明书

本发明提供了一种双重増敏的高灵敏度FBG温度传感器和制造方法，包括三根圆柱形金属管，其中一根圆柱形金属管为金属外壳，其内径略大于其余两根金属管的外径并且中部开有多个通孔，将两根较小金属管使用环氧树脂胶进行连接嵌套进较大的金属外壳内一定深度，使得金属外壳内存在一段空腔，金属外壳空腔处开有4个通孔，光纤光栅使用胶体粘接安装在三根串联在一起的金属管内部，并在光栅处使用具有高热膨胀系数的胶体进行涂覆；通过光纤光栅外侧的有机聚合物的高热膨胀特性和金属的热膨胀与收缩对中心波长产生影响，实现对光纤光栅的双重温度増敏，提高了FBG温度传感器的响应速度和增敏效果。

技术领域

本发明属于温度检测技术领域，具体涉及一种双重増敏的高灵敏度FBG温度传感器和制造方法。

背景技术

作为一种全光纤器件，布拉格光栅(简称FBG)已被越来越广泛地用于光纤通信和光纤传感等领域。FBG传感器具有抗电磁干扰，耐腐蚀，使用寿命长，体积小，可以光波长复用方式实现多点分布测量等显著的优点，因而在无法使用传统传感器的场合发挥了巨大作用。近年来，随着FBG传感技术的不断发展，其应用范围也在日益扩大，并开始在有些领域取代传统的传感系统。

由于未经封装的光纤光栅极易损坏，所以作为传感器使用的光纤光栅都要经过某种形式的封装，以达到保护光纤光栅的目的。封装后的光纤光栅传感器将具有与光纤光栅本身不同的对外界应变和温度的敏感系数。目前已有的光纤光栅传感器单一的采用将光纤光栅粘接在金属管内，或者对金属管内进行导热硅脂的填充。这种方式结构简单，但是増敏效果不佳，而且反应时间较长，无法实现快速测量与精准测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种双重増敏的高灵敏度FBG温度传感器和制造方法，用于提高FBG温度传感器和的响应速度和增敏效果。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种双重増敏的高灵敏度FBG温度传感器，包括外壳、导管、光纤光栅、导热性胶体、高热膨胀系数胶体；外壳为具有导热性的两端开口的中空圆柱体；导管为具有导热性的两端开口的中空圆柱体，外径小于外壳的内径，内径大于光纤光栅的外径；导管包括设置在外壳内的第一导管和第二导管，分别通过导热性胶体嵌套粘接在外壳的内壁上，第一导管、第二导管与外壳之间的空隙填充导热性胶体；第一导管和第二导管之间设有一定距离，使得外壳的腔体内部形成一段长度大于等于光纤光栅的光栅区长度的空腔，空腔处的外壳开有用于通入待测液体的通孔；光纤光栅通过导热性胶体粘贴固定在第一导管和第二导管的腔体内部，使光栅区处于外壳的空腔内且位于第一导管和第二导管之间；第一导管、第二导管与光纤光栅之间的空隙填充导热性胶体；光纤光栅的光栅区外涂覆有高热膨胀系数胶体。

按上述方案，外壳和导管采用包括青铜的具有良好导热性和机械性能的金属。

按上述方案，导热性胶体为PDMS胶或环氧树脂胶。

按上述方案，高热膨胀系数胶体为环氧树脂胶或PDMS胶，热膨胀系数范围为0.5×10^-4m/℃～1.8×10^-4m/℃。

一种双重増敏的高灵敏度FBG温度传感器的制造方法，包括以下步骤：

S1：制作光纤光栅并形成光栅区；

S2：制作并组装外壳和第一导管、第二导管；

S3：将光纤光栅组装到外壳和第一导管、第二导管中，使光栅区处于外壳和第一导管、第二导管共同形成的空腔内。

进一步的，所述的步骤S1中，具体步骤为：

S11：去除光纤的一段区域的涂敷层，使用掩模或干涉法写入光纤光栅；

S12：对光纤光栅进行退火或它老化处理使光纤光栅具有温度稳定性和长使用寿命。

进一步的，所述的步骤S2中，具体步骤为：