[发明专利]一种光纤传感器双层封装结构及其制作方法

说明书

一种光纤传感器双层封装结构及其制作方法，封装结构包括由内而外设置的传感光纤、石英封装管及SiC封装管，SiC封装管和石英封装管的封装端面平齐并通过密封胶粘结密封，另一端面通过密封胶粘结密封时仅保留传感光纤从中穿出，穿出部分为导出光纤，导出光纤伸出封装管，以实现光信号的传输；石英封装管和传感光纤间采用激光焊接式的方法进行连接，石英封装管和SiC封装管间采用高温密封胶胶粘的方法进行连接；光纤传感器通过石英封装管和SiC封装管进行封装保护，本发明封装结构尤其适用于航空航天领域高温环境下，可以有效保证传感器的精度和可靠性，减少传感器在恶劣的工程环境中的损伤，实现光纤传感器的重复使用。

技术领域

本发明属于光纤传感器封装技术领域，具体涉及一种光纤传感器双层封装结构及其制作方法。

技术背景

光纤传感器是一种通过光纤使待测量对光纤内传输的光波参量进行调制，并对被调制过的光信号进行解调检测，从而获悉待测量值的一种装置。因其对应变、温度等外界环境的变化敏感，同时拥有体积小、质量轻、耐腐蚀、绝缘、抗电磁干扰以及可分布式检测等优点，光纤传感器得到了广泛的应用。但由于光纤的主要成分是二氧化硅，性质极脆，抗剪能力差，在工作环境中尤其在恶劣工况下易受损坏，因此在使用过程中需要采取措施对光纤传感器进行封装、保护。

目前光纤传感器的主要应用方式为埋入式和表面粘贴式，通过采用合适的封装方法可对光纤起到一定的保护作用。但随着光纤传感技术的发展，其应用领域更加广泛，应用环境也更加复杂化，如在高温高压工况下，传统封装材料性能发生变异，对测量结果造成影响，对光纤传感器本身造成破坏；此外常用封装材料又存在较大阻尼，致使光纤传感器的频率响应特性差，对高频应变和振动等无法准确响应。

专利申请CN114739431A公开了一种光纤传感器无胶封装方法和光纤传感器，该方法包括如下步骤：S1、准备基底材料：S2、将光纤传感器临时固定在基底材料其中一面上；S3、在基底材料表面滴入聚酰胺酸溶液，覆盖光纤传感器的待封装部位；S4、利用热固化工艺将所述聚酰胺酸溶液酰亚胺化，最终形成薄膜，所述薄膜将光纤传感器封装在基底材料上。。但该种封装形式可以选择的光纤传感器的基底材料种类受限制，在高温高压的工作环境中，结构硬度，耐磨耐腐蚀高温的特性不够，不能长期有效对光纤传感器形成保护。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种光纤传感器双层封装结构及其制作方法，采用CO₂激光器激光焊接和高温密封胶粘的方法完成传感器的两层封装；光纤传感器采用双层封装结构，以保证传感器的精度和可靠性，适用于航空航天领域高温高压的工作环境，具有耐高温、抗高压的优点，实现对光纤传感器的保护和重复使用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种光纤传感器的双层封装结构，包括由内而外设置的传感光纤1、石英封装管2及SiC封装管3，其特征在于：SiC封装管3和石英封装管2的封装端面平齐并通过密封胶粘结密封，另一端通过密封胶粘结密封时仅保留传感光纤1从中穿出，穿出部分为导出光纤4。

所述传感光纤1与石英封装管2之间通过CO₂激光器焊接固定。

所述传感光纤1的长度为8-10mm，光纤纤芯直径为60um-100um，包层的直径为100um-130um。

所述石英封装管2长度为10-12mm，内径为100um-130um，外径为200um-230um。

所述SiC封装管3的长度为12-14mm，内径为200um-230um，外径为300um-330um。

所述密封胶采用高温密封胶。

一种光纤传感器双层封装结构的制作方法，具体包括以下步骤：

步骤一、对传感光纤1进行清洗处理，利用石英封装管2完成对光纤传感器的第一层封装，制成第一层封装传感器；