專利名稱：光纖光柵傳感器施加預應力的封裝裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光纖傳感器技術領域，具體涉及到光纖光柵傳感器的封裝裝置。
技術背景光纖光柵傳感器是基于被測物理量引起光纖光柵反射光譜或透射光譜的中心 波長漂移，通過檢測波長漂移量可實ii^待測物理量的測量，是一種波長調制型傳 感器，它具有抗電磁干擾能力強、靈驗高、體積小、重量輕、耐腐蝕、測量范圍 廣、易集成、結構簡單、便于飾等許多優(yōu)點，可組成智能化分布式傳自網(wǎng)絡。 當裸光纖光柵埋覆在被測材料內部，對壓強、溫度、應力、應變、流速、流量等諸 多物理量，可實現(xiàn)多點分布、同時區(qū)分、實時在線及永久監(jiān)測。而裸光纖光柵^t溫 度和應變的響應靈 均很低，加之裸光纖光柵本身非常纖細，直接將其作為傳感 器無法滿足各種測量范圍不同的工程應用和粗放式的施工、安裝。因此，對裸光纖 光柵進行封裝處理，實5艦光纖光柵的保護和對溫度、應變的響應增敏，滿足大型 工程結構的現(xiàn)場施工和傳感器靈敏度要求。實際工程應用中，需要根據(jù)應用場合對 光纖光柵進行不同封裝，常用的封裝方法是將光纖光柵用固化膠粘貼在彈性好的襯底材料表面或者^A其內部等，固化膠在固化過程中要發(fā)生收縮，若不給光纖光柵 施加一定的預應力，則封裝后的光纖光柵很容易出現(xiàn)啁啾現(xiàn)象，即使封裝后不出現(xiàn) 啁啾現(xiàn)象，也會在低溫條件下，由于彈性襯底材料冷縮，帶動光纖光柵軸向收縮產(chǎn) 生啁啾現(xiàn)象，導致傳感器的穩(wěn)定性能和重復性能大大降低，也給解調帶來了困難。 為了避免封裝后的光纖光柵出現(xiàn)啁啾現(xiàn)象，使封裝后的光纖光柵保持張緊狀態(tài)，需 要給光纖光柵施加一定的預應力。目前，封裝光纖光柵傳感器時，對光纖光柵軸向施加預應力大都采用掛砝碼等 方式，這些方式不能連續(xù)控制外力的大小，從而也就無法實現(xiàn)所需要的預應力大小。 但連續(xù)的加力封裝設備，迄今為止，未見有論文報道，未見有產(chǎn)品出售。發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服上述分立加力方式的缺點，提供一種結構 簡單、體積小、成本低、工作穩(wěn)定可靠、.能連續(xù)控制外力、連續(xù)可調預應力的封裝光纖光柵傳感器施加預應力的裝置。解決上述技術問題所采用的技術方案是在底座上設置有與左移動臺聯(lián)接的左 安裝座、與右移動臺聯(lián)接的右安裝座、左安裝座與右安裝座之間設置有平臺升降桿 套，左移動臺上設置左升降桿套，右移動臺上設置右升降桿套，左移動臺和右移動 臺上還設置有平動轉換機構，左升降桿套上設置頂端與左夾持架聯(lián)接的左升降桿， 右升降桿套上設置頂端與右夾持架聯(lián)接的右升降桿，平臺升降桿套上設置上端與平 臺聯(lián)接的平臺升降桿。本發(fā)明的右夾持架為支架底部設置在右升降桿上端，支架前后側面上各設置 有與夾持板聯(lián)接的調整螺桿，兩夾持板的內側面設置有彈性墊片。本發(fā)明的支架的形狀為開口的矩形框架結構。本發(fā)明的左夾持架的結構與右夾持架完全相同。本發(fā)明的設置在右移動臺上的平動轉換機構為設置在右安裝座上的右移動臺 上設有通過螺紋與橫向位移調節(jié)螺旋聯(lián)接的右螺套。本發(fā)明的設置在左移動臺上的平動轉換機構與設置在右移動臺上的平動轉換 機構完全相同。本發(fā)明的彈性墊片為耐溫30(TC的彈性墊片。本發(fā)明采用將用于封裝的彈性襯底放到平臺上，將寫有光纖光柵的光導纖維兩 端夾持在左夾持架和右夾持架上，通過旋轉橫向位移調節(jié)螺旋改變右移動臺與右安 裝座之間的相對位置，進而改變右夾持架與左夾持架之間的距離，實IM"光纖光柵 進行軸向加預應九加載到光導纖維的軸向拉力連續(xù)可調，從而使得加載到光纖光 柵的軸向預應力連續(xù)可變，按封裝技術要求，對光纖光柵施加所需要的軸向預應力。 將高溫固化膠均勻涂敷在齊性襯底與光纖光柵聯(lián)接面上，將安裝在本發(fā)明上待封裝 的傳感器方M高溫恒溫室內進行固化封裝。本發(fā)明具有機械結構簡單、體積小、成本低、易操作等優(yōu)點，可在-25。C +30(TC的溫度范圍內使用，實現(xiàn)光纖光柵在加 載預應力的情況下進行高溫固化封裝。用本發(fā)明封裝的光纖光柵傳感器無啁啾和波 形畸變現(xiàn)象，保證了傳感器的重復性和線性度。由于加載到光纖光柵的軸向預應力 連續(xù)可變，因此封裝光纖光柵傳感器可按預定的波長優(yōu)化設計分布式光纖光柵的初 始布局，使得多個光纖光柵傳感器串聯(lián)組成復用系統(tǒng)更加靈活。
圖1是本發(fā)明一個實施例的結構示意圖。圖2是圖1中右夾持架5的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。實施例1在圖1中，本實施例的封裝光纖光柵傳，施加予M力的裝置由左夾持架2、 平臺3、右夾持架5、右升降桿6、右升降桿套7、緊固螺釘8、右移動臺9、右螺 套10、橫向位移調節(jié)螺旋ll、右安裝座12、平臺升降桿套13、平臺升降桿14、底 座15、左安裝座16、縱向位移調節(jié)螺旋17、左螺套18、左移動臺19、左升降桿 套20、左升降桿21聯(lián)接構成。在底座15上用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)SW左安裝座16、右安裝座12，左安裝 座16、右安裝座12的外形為長方體，左安裝座16的長度方向與底座15的寬度方 向一致，右安裝座12的長度方向與底座15的長度方向一致，左安裝座16、右安裝 座12的上表面長度方向加工有矩形槽，左移動臺19安裝在左安裝座16上表面的 矩形槽內，左移動臺19可在左安裝座16上的矩形槽內前后移動，右移動臺9安裝 在右安裝座12上表面的矩形槽內，右移動臺9可在右安裝座12上的矩形槽內左右 移動。在右移動臺9的右端內與右移動臺9焊接聯(lián)為一體有右螺套10，右螺套10 上通過螺紋聯(lián)接安裝有橫向位移調節(jié)螺旋11，橫向位移調節(jié)螺旋11與右螺套10 構成平動轉換機構，旋轉橫向位移調節(jié)螺旋ll，右移動臺9在右安裝座12上表面 的矩形槽內左右移動。在右移動臺9的中心位置通過螺紋聯(lián)接安裝有右升降桿套7, 右升降桿套7內安裝有右升降桿6，右升降桿6可在右升降桿套7內上下移動，在 右升降桿套7上通過螺紋聯(lián)接安裝有緊固螺釘8，右升降桿6在右升降桿套7內上 下移動的位置確定后，用緊固螺釘8固定。右升降桿6的上端焊接聯(lián)為一體有右夾 持架5。在圖1、 2中，本實施例的右夾持架5由支架5-1、調整螺桿5-2、夾持板5-3、 彈性墊片5-4聯(lián)接構成。支架5-l的形狀為開口的矩形框架結構，支架5-l的底部 與右升降桿6的上端焊接聯(lián)接，支架5-1前后中心位置各通過螺紋聯(lián)接安裝有一個 調整螺桿5-2，調整螺桿5-2的端部焊接聯(lián)接有夾持板5-3，夾持板5-3用于夾持光導纖維l，夾持板5-3的內表面用膠粘蹄彈性墊片5-4，彈',片5-4耐300°C 的高溫，彈性墊片5-4用于保護光導纖維l，以防將光導纖維l損壞。左移動臺19安裝^安裝座16上表面的矩形槽內，左移動臺19可在左安裝 座16上的矩形槽內前后移動。在左移動臺19上安裝有由縱向位移調節(jié)螺旋17與 左螺套18構成平動轉換機構，該平動轉換機構與右移動臺9上平動轉換機構的結 構完全相同。旋轉縱向位移調節(jié)螺旋17，左移動臺19在左安裝座16上表面的矩形 槽內前后移動。在左移動臺19的中'lMi置通過螺紋聯(lián)接安^W左升降桿套20，左 升降桿套20內安裝有左升降桿21，左升降桿21可在左升降桿套20內上下移動， 在左升降桿套20上通過螺紋聯(lián)接安裝有緊固螺釘8，左升降桿21可左升降桿套20 內上下移動的位置確定后，用緊固螺釘8固定。左升降桿21的上端焊接聯(lián)為一體 有左夾持架2，左夾持架2的零部件以及零部件的聯(lián)接關系與右夾持架5完全相同。在底座15上左安裝座16與右安裝座12之間通過螺紋聯(lián)接安裝有平臺升降桿 套13，平臺升降桿套13內安裝有平臺升降桿14，平臺升降桿套13上安裝有緊固 螺釘8，平臺升降桿14在平臺升降桿套13內上下移動的位置確定后，用緊固螺 釘8固定，將平臺升降桿14固定在一個固定的位置，平臺升降桿14的頂端焊接聯(lián) 接有平臺3，平臺3用于放置寫有光纖光柵4的光導纖維1和彈性襯底。本發(fā)明的工作過程如下在封裝光纖光柵傳感器時，用于封裝的彈性襯底放到平臺3上，將左夾持架2、 右夾持架5調整到需要高度，并保持等高，將寫有光纖光柵4的光導纖維1左端夾 在左夾持架2的兩片彈性墊片之間、右端夾在右夾持架5的兩片彈性墊片5-4之間， 調節(jié)平臺3的高度，使光纖光柵4恰好與彈性襯底粘接面齊平且剛好接觸，調整縱 向位移調節(jié)螺旋17，使光纖光柵4對準預粘貼位置，旋緊左夾持架2和右夾持架5 上的調整螺桿5-2將光導纖維1夾持^夾持架2和右夾持架5上，按照封裝的技 術要求，緩緩旋轉橫向位移調節(jié)螺旋ll，對光纖光柵4施加所需要的軸向預應力， 用高溫固化膠均勻涂敷粘接面后，將安裝在本發(fā)明上待封裝的傳感器放入高溫恒溫 室內進行固化封裝。
權利要求
1、一種光纖光柵傳感器施加預應力的封裝裝置，其特征在于在底座(15)上設置有與左移動臺(19)聯(lián)接的左安裝座(16)、與右移動臺(9)聯(lián)接的右安裝座(12)、左安裝座(16)與右安裝座(12)之間設置有平臺升降桿套(13)，左移動臺(19)上設置左升降桿套(20)，右移動臺(9)上設置右升降桿套(7)，左移動臺(19)和右移動臺(9)上還設置有平動轉換機構，左升降桿套(20)上設置頂端與左夾持架(2)聯(lián)接的左升降桿(21)，右升降桿套(7)上設置頂端與右夾持架(5)聯(lián)接的右升降桿(6)，平臺升降桿套(13)上設置上端與平臺(3)聯(lián)接的平臺升降桿(14)。
2、 按照權利要求1所述的光纖光柵傳繊施加預應力的封裝裝置，其特征在 于所說的右夾持架(5)為支架(5-1)底部設置在右升降桿(6)上端，支架(5-1) 前后側面上各設置有與夾持板(5-3)聯(lián)接的調整螺桿(5-2)，兩夾持板(5-3)的 內側面設置有彈性墊片(5-4)。
3、 按照權利要求2所述的光纖光柵傳感器施加預應力的封裝裝置，其特征在 于所說的支架(5-1)的形狀為開口的矩形框架結構。
4、 按照權利要求1或2所述的光纖光柵傳感器施加預應力的封裝裝置，其特 征在于所說的左夾持架(2)的結構與右夾持架(5)完全相同。
5、 按照權利要求1所述的光纖光柵傳 施加預應力的封裝裝置，其特征在 于所說的設置在右移動臺(9)上的平動轉換機構為設置在右安裝座(12)上的 右移動臺(9)上設有通過螺紋與橫向位移調節(jié)螺旋(11)聯(lián)接的右螺套(10)。
6、 按照權利要求1或5所述的光纖光柵傳感器施加預應力的封裝裝置，其特 征在于所說的設置在左移動臺(19)上的平動轉換機構與設置在右移動臺(9) 上的平動轉換機構完全相同。
7、 按照權利要求2所述的光纖光柵傳,施加預應力的封裝裝置，其特征在 于所說的彈性墊片(5-4)為耐30(TC的彈性墊片。
全文摘要
一種光纖光柵傳感器施加預應力的封裝裝置，在底座上設與左移動臺聯(lián)接的左安裝座、與右移動臺聯(lián)接的右安裝座、左安裝座與右安裝座之間設平臺升降桿套，左移動臺上設左升降桿套，右移動臺上設右升降桿套，左移動臺和右移動臺上還設有平動轉換機構，左升降桿套上設頂端與左夾持架聯(lián)接的左升降桿，右升降桿套上設頂端與右夾持架聯(lián)接的右升降桿，平臺升降桿套上設上端與平臺聯(lián)接的平臺升降桿。本發(fā)明具有機械結構簡單、體積小、成本低、易操作等優(yōu)點，可在-25℃～+300℃的溫度范圍內使用，實現(xiàn)對光纖光柵加載預應力的情況下進行高溫固化封裝。用本發(fā)明封裝的光纖光柵傳感器無啁啾和波形畸變現(xiàn)象，保證了傳感器的重復性和線性度。
文檔編號G01D5/353GK101324448SQ20081015047
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月28日 優(yōu)先權日2008年7月28日
發(fā)明者喬學光, 馮德全, 紅 周, 王宏亮 申請人:西安石油大學