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专利名称：一种增敏的光纤光栅温度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于传感器技术领域，涉及到一种温度增敏的光纤光栅温度传 感器。
背景技术：
温度的测量比较普遍。最常用的是水银温度计，但是不能实现计算机自动 记录数据。电子式的温度传感器在各类工控设备和电子仪表中应用较多，热电 偶可以实现对高温的测量，但是测量精度不高，且需要冷端补偿；铂电阻测量 精度高，但测量灵敏度较低，并且需要对连接的引线作出补偿；热敏电阻也常 用做测温元件和温控器件，灵敏度高，但是热敏电阻具有较大的非线性，且长 期稳定性较差。总的来说，电子式的温度传感器都存在易受到电磁辐射干扰， 测量的长期稳定性差，不能实现远距离信号传输等缺点。
与传统的电子式温度传感器相比，基于波长编码的光纤光栅温度传感器不 受光源功率波动和光纤扰动的影响，具有体积小、测量精度高、抗电磁干扰、 长期稳定性好以及能够实现信号的远距离传输等优点，是长期温度测量和恶劣 环境下温度测量的最佳传感器。另外，光纤光栅温度传感器能够通过波分复用 的方式在一根光纤上串联多个传感器，实现对多个点的准分布式温度测量，因 此光纤光栅温度传感器在测点多、测量空间狭小、需要长期测量的场合具有明 显的优势。在实际的应用中，未做任何防护的光纤光栅温度传感器容易受到外 力的挤压和剪力而破坏，另一方面，光纤光栅还存在一定的温度一应变交叉敏 感性，在进行精确温度测量时必须屏蔽掉外界应力引起的光纤光栅布拉格波长 的变化，解决上述两个问题的有效方法是对光纤光栅温度传感器进行封装。发明内容
本实用新型的目的是提供一种增敏的光纤光栅温度传感器，能够实现外界 应力隔绝，并增强光纤光栅温度传感器的灵敏度。
本实用新型的技术方案是，将光纤光栅通过施加预应力和两端点胶粘接的 方式封装在一个金属毛细管，然后将金属毛细管置入内径大于金属毛细管外径 的不锈钢管中，为了增加温度的响应速度，在两层金属管之间填充导热硅脂。 在外层不锈钢管的两端接上光纤护套或光缆。在制作的过程中光纤光栅的尾纤 在外层不锈钢管中处于弯曲状态。
具体制作技术为将光纤光栅栅区两侧一定长度的涂敷层去掉，露出裸光
纤，并用丙酮清洗，之后将光纤光栅插入内径为0.5mm，外径为lmm的金属毛细 管，并在光纤光栅的两侧施加恒定的拉力，使光纤光栅的反射波长红移lnm左 右，然后用金属胶将金属毛细管的两端与光纤的裸露部分粘牢。通过施加预应 力和两端点胶粘接相结合的方法将金属毛细管和裸光纤光栅装配在一起，能够 提高光纤光栅传感器的温度敏感性，并且操作简单，可靠性高，不会出现多峰 的现象。上述增敏的温度传感器对外界应力也敏感，为了消除温度和应变的交 叉敏感性，将上述封装完的金属毛细管置入内径2mm，外径3mm的外层不锈钢管 中，并在两层金属管之间填充导热硅脂，然后在两端接上光纤护套或保护光缆， 并用环氧树脂胶粘牢。在填充导热硅脂之前需要确保光纤光栅的尾纤处于弯曲 状态，以避免外层金属管变形引起内部光纤光栅应变的变化。
经过温度增敏的光纤光栅温度传感器的温度传递途径为外界的温度一〉外 层不锈钢管一〉导热硅脂一〉内层金属毛细管一〉光纤光栅，因此导热硅脂的灌入 能够加快热传导的速率，提高光纤光栅温度传感器的响应速度。
本实用新型的效果和益处是，采用本实用新型提出的增敏的光纤光栅温度传感器的封装技术，通过内层热膨胀系数大的金属毛细管能够提高光纤光栅温 度传感器的温度敏感性；通过外层不锈钢管能够对光纤光栅提供有效的保护；
通过内外两层金属管结构能够消除外界应力应变引起的温度一应变交叉敏感
性；通过内外两层金属管之间的导热硅脂，能够提高传感器的温度响应速度。 本封装技术制作的增敏光纤光栅温度传感器的温度灵敏度高，响应速度快，结 构简单，设计合理，现场安装成活率高，能够用于强电磁辐射、易燃易爆等场 合下的高精度温度测量，并可以通过串并联复用的方式实现多点温度的实时、 远距离测量。

附图是增敏的光纤光栅温度传感器的剖面示意图。
图中l光纤光栅；2金属毛细管；3外层不锈钢管；4导热硅脂；5光纤； 6弯曲的尾纤；7光纤护套。
具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细说明本实用新型的最佳实施例。
将光纤光栅1的栅区两侧各剥去5mm的涂敷层，露出裸光纤，并用丙酮清 洗，之后将光纤光栅l插入内径为0.5mm，外径为lram的金属毛细管2，并在光 纤光栅1的两侧施加恒定的拉力，使光纤光栅1的反射波长红移lnm左右，然 后用金属胶将金属毛细管2的两端与光纤的裸露部分牢固粘结。将上述金属毛 细管置入内径2mm，外径3mm的不锈钢管3中，然后填充导热硅脂4，两端接上 光纤护套7后用环氧树脂胶粘牢，在填充导热硅脂4之前需要确保光纤光栅的 尾纤6处于弯曲状态，以避免外层金属管变形引起内部光纤光栅应变的变化。 实施例中的金属毛细管2可以是毛细不锈钢管，也可以是热膨胀系数更大的毛 细铝管或毛细铜管。
权利要求1.一种增敏的光纤光栅温度传感器，其特征在于将光纤光栅(1)通过施加预应力和两端点胶粘接的方式封装在一个金属毛细管(2)中，上述封装有光纤光栅(1)的金属毛细管(2)置入内径大于金属毛细管(2)外径的外层不锈钢管(3)中，在金属毛细管(2)和外层不锈钢管(3)之间填充导热硅脂(4)，在外层不锈钢管(3)的两端接上光纤护套(7)或光缆；在封装的过程中光纤光栅的尾纤在外层不锈钢管(3)中处于弯曲状态。
专利摘要本实用新型公开了一种增敏的光纤光栅温度传感器，属于传感器技术领域，涉及到一种结构简单、灵敏度高的光纤光栅温度传感器。其特征是将光纤光栅通过施加预应力和两端点胶粘接的方式封装在一个金属毛细管中，并将上述金属毛细管置入内径大于金属毛细管外径的外层不锈钢管中，然后在金属毛细管和外层不锈钢管之间填充导热硅脂，最后在外层不锈钢管的两端接上光纤护套或光缆；在制作的过程中必须确保光纤光栅的尾纤在外层不锈钢管中处于弯曲状态。本实用新型的有益效果是增敏光纤光栅温度传感器的温度灵敏度高、响应速度快、结构简单、设计合理、现场安装成活率高，能够用于强电磁辐射、易燃易爆等场合下的高精度温度测量。
文档编号G01K11/32GK201378085SQ200820220189
公开日2010年1月6日 申请日期2008年11月29日 优先权日2008年11月29日
发明者宋世德, 徐世烺, 王晓娜 申请人:大连理工大学