一種光纖傳感器探頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光纖傳感器探頭,包括由若干根光纖組成的光纖組件和套設(shè)在光纖組件外的金屬套,光纖組件沿長度方向分為前段光纖組件、中段光纖組件和后段光纖組件,前段光纖組件中的光纖去除涂覆層,在位于前段光纖組件處的金屬套內(nèi)形成有第一間隙,中段光纖組件和后段光纖組件與金屬套之間設(shè)置有隔熱裝置,隔熱裝置由套設(shè)在中段光纖組件外的隔熱管和套設(shè)在后段光纖組件外的光纖護套組成,隔熱裝置與中段光纖組件和后段光纖組件之間設(shè)置有環(huán)狀的第二間隙,中段光纖組件和后段光纖組件中的光纖之間均設(shè)置有第三間隙,第一間隙、第二間隙和第三間隙內(nèi)均填充有耐650℃高溫的高溫密封膠,特點是能工作在650℃高溫環(huán)境下,且成本較低。
【專利說明】一種光纖傳感器探頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種傳感器探頭,尤其是涉及一種光纖傳感器探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]旋轉(zhuǎn)葉片振動的在線檢測對航空發(fā)動機、汽輪發(fā)電機組、燃?xì)廨啓C等葉輪機械的安全運行起到至關(guān)重要的作用。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明旋轉(zhuǎn)葉片的損壞事故大多數(shù)是由于旋轉(zhuǎn)葉片在振動過程中引起的,根據(jù)旋轉(zhuǎn)葉片實際振動情況的在線測量可以對旋轉(zhuǎn)葉片的健康狀態(tài)進行評估和預(yù)警,這就保證了旋轉(zhuǎn)葉片能夠安全運行,同時為設(shè)計人員進行旋轉(zhuǎn)葉片振動的力學(xué)性能設(shè)計提供準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。20世紀(jì)90年代中期,隨著光電子技術(shù)的迅速發(fā)展,葉尖定時采用光纖傳感器為旋轉(zhuǎn)葉片振動的非接觸在線檢測提供了有效的方法,但由于發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)葉片工作在高溫高壓的環(huán)境下,對旋轉(zhuǎn)葉片振動的非接觸式測量所采用的光纖傳感器探頭的耐溫性能提出了苛刻的要求,尤其是光纖傳感器探頭直接安裝在航空發(fā)動機等被測設(shè)備的靜止機匣上的部分,這就要求光纖傳感器探頭中處于前端30mm長的范圍內(nèi)應(yīng)具有與被測旋轉(zhuǎn)葉片相同的高溫工作能力,即光纖傳感器探頭的溫度承受范圍為500。。?650。。。
[0003]光纖是光纖傳感器探頭中的重要組成部分,其典型結(jié)構(gòu)是一種細(xì)長多層同軸圓柱形實體復(fù)合纖維,自外向內(nèi)依次為涂覆層、包層和纖芯。其中,光纖的核心部分為纖芯和包層,二者共同構(gòu)成介質(zhì)光波導(dǎo),形成對光信號的傳導(dǎo)和約束,實現(xiàn)光的傳輸。涂覆層又稱被覆層,是一層高分子材料涂層,主要對纖芯和包層提供機械保護。光纖的耐熱溫度受限于涂覆層采用的材料,如采用普通的塑料作為涂覆層材料的光纖的耐熱溫度為125°C,采用聚酰亞胺作為涂覆層材料的光纖的耐熱溫度為350°C,這兩種光纖均不能承受650°C的高溫,無法滿足旋轉(zhuǎn)葉片振動的在線檢測的溫度要求;而國外曾公開一種采用鍍金涂覆層材料的光纖,其耐熱溫度可達650°C,但是其生產(chǎn)成本高,其成本是采用聚酰亞胺作為涂覆層材料的光纖的十倍。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種光纖傳感器探頭,其采用涂覆層材料為聚酰亞胺的光纖,并能應(yīng)用于650°C的高溫工作環(huán)境,且成本較低。
[0005]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種光纖傳感器探頭,包括由若干根光纖組成的光纖組件和套設(shè)在所述的光纖組件外的金屬套,每根所述的光纖的涂覆層材料為聚酰亞胺,其特征在于:所述的光纖組件從光纖傳感器探頭的端面開始,沿所述的光纖組件的長度方向依次分為前段光纖組件、中段光纖組件和后段光纖組件,所述的前段光纖組件中的光纖的涂覆層被去除,在位于所述的前段光纖組件處的金屬套內(nèi)形成有第一間隙,所述的中段光纖組件和所述的后段光纖組件與所述的金屬套之間設(shè)置有隔熱裝置,所述的隔熱裝置由套設(shè)在所述的中段光纖組件外的隔熱管和套設(shè)在所述的后段光纖組件外的光纖護套組成,所述的隔熱裝置與所述的中段光纖組件和后段光纖組件之間設(shè)置有環(huán)狀的第二間隙,所述的中段光纖組件和后段光纖組件中的光纖之間均設(shè)置有第三間隙,所述的第一間隙、第二間隙和第三間隙內(nèi)均填充有耐650°C高溫的高溫密封膠。
[0006]所述的光纖組件由一根光纖組成,所述的前段光纖組件與所述的金屬套之間形成所述的第一間隙。
[0007]所述的光纖組件由多根光纖組成,所述的第一間隙包括所述的前段光纖組件與所述的金屬套之間形成的第四間隙和所述的前段光纖組件中的光纖因去除涂覆層而形成的第五間隙。
[0008]所述的中段光纖組件的外側(cè)和所述的后段光纖組件的外側(cè)設(shè)置有導(dǎo)熱管,所述的導(dǎo)熱管和所述的隔熱裝置之間形成所述的第二間隙;設(shè)置的導(dǎo)熱管能通過金屬傳遞熱量,還可以往導(dǎo)熱管里的微型孔洞添加制冷液作為熱交換媒介,用導(dǎo)熱管進一步保護光纖涂覆層,從而進一步提高傳感器探頭的長時間耐溫可靠性。
[0009]所述的前段光纖組件中的光纖的長度為6?15_。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型的優(yōu)點在于:將前段光纖組件中的光纖的涂覆層去除,在位于前段光纖組件處的金屬套內(nèi)形成有第一間隙,在中段光纖組件和后段光纖組件與金屬套之間設(shè)置隔熱裝置,隔熱裝置由套設(shè)在中段光纖組件外的隔熱管和套設(shè)在后段光纖組件外的光纖護套組成,隔熱裝置與中段光纖組件和后段光纖組件之間設(shè)置有環(huán)狀的第二間隙,中段光纖組件和后段光纖組件中的光纖之間均設(shè)置有第三間隙,第一間隙、第二間隙和第三間隙內(nèi)均填充有耐650°C高溫的高溫密封膠;去除涂覆層的光纖能夠耐受較高的溫度,高溫密封膠能夠有效地阻隔光纖與金屬套之間的熱量傳遞,而隔熱管能降低傳遞到光纖上的熱量,使得光線傳感器探頭滿足650°C高溫的工作環(huán)境要求,且成本較低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細(xì)描述。
[0013]如圖所示,本實施例中的光纖傳感器探頭包括若干根光纖組成的光纖組件和套設(shè)在光纖組件上的金屬套2,光纖的涂覆層材料采用聚酰亞胺。光纖傳感器探頭中的光纖組件從光線傳感器探頭的端面開始沿長度方向分為前段光纖組件11、中段光纖組件12和后段光纖組件13。前段光纖組件11允許的直徑較小,但耐溫要求最高,中段光纖組件12和后段光纖組件13可允許的直徑相對前段光纖組件11較大,中段光纖組件12耐溫要求比后段光纖組件13高,后段光纖組件13由于離光纖傳感器探頭的端面較遠(yuǎn),隨溫度梯度下降,現(xiàn)有的光纖能滿足耐溫要求,因此本實施例主要在前段光纖組件11和中段光纖組件12進行熱保護結(jié)構(gòu)設(shè)計。
[0014]本實施例中去除光纖傳感器探頭中的前段光纖組件11中的光纖的涂覆層以滿足耐溫要求,在位于前段光纖組件11處的金屬套內(nèi)形成有第一間隙,前段光纖組件11中的光纖的長度為6?15mm。光纖中的涂覆層最高能耐350°C,而光纖傳感器探頭安裝的環(huán)境溫度為650°C,為了使光纖傳感器探頭能滿足耐650°C高溫的要求,本實施例中將光纖傳感器探頭中的前段光纖組件11中的光纖的涂覆層去掉,去除的長度以光線傳感器探頭的端面的溫度和溫度梯減度為依據(jù),本實施例中,根據(jù)旋轉(zhuǎn)葉片振動的在線檢測項目中光纖傳感器探頭安裝環(huán)境的溫度和遞減度,取前段光纖組件11中的光纖的長度為6?15_,而沒有去除涂覆層的中段光纖組件12和后段光纖組件13耐溫都在350°C以下。中段光纖組件12和后段光纖組件13與金屬套2之間設(shè)置有隔熱裝置,隔熱裝置由套設(shè)在中段光纖組件12外的隔熱管41和套設(shè)在后段光纖組件13外的光纖護套42組成,隔熱裝置與中段光纖組件12和后段光纖組件13之間設(shè)置有環(huán)狀的第二間隙,中段光纖組件12和后段光纖組件13中的光纖之間均設(shè)置有第三間隙,第一間隙、第二間隙和第三間隙內(nèi)均填充有耐650°C高溫的高溫密封膠3。在本實施例中,光纖組件由多根光纖組成,第一間隙就包括了前段光纖組件11與金屬套2之間形成的第四間隙和前段光纖組件11中的光纖因去除涂覆層而形成的第五間隙。本實施例中高溫密封膠3選用上海亨越精細(xì)化工有限公司生產(chǎn)的型號為HS-176的耐高溫?zé)o機粘合劑,其呈膏狀,其具有的特性有:耐溫范圍為-60?+1000°C,比重在1.45g/cm3以上,抗拉強度在4.5Mpa以上,剪切強度在3.0Mpa以上,剝離強度在6N/mm以上。采用高溫密封膠3將光纖固定在金屬套2內(nèi),能夠保護光纖,并能阻隔光纖與金屬套2之間的熱量,起到隔熱作用。
[0015]光纖傳感器探頭的端面直接接觸被測環(huán)境,耐溫要求最高,沿著光纖傳感器探頭的長度方向各點耐溫要求梯度下降,光纖傳感器探頭的金屬套2導(dǎo)熱性最好,在橫截面方向其溫度最高,隨著溫度梯度下降,處于光纖傳感器探頭中心的光纖溫度最低,處于光纖傳感器探頭的中段光纖組件12中的光纖的涂覆層是最脆弱之處,為最大程度的保護光纖傳感器探頭的中段光纖組件12中的光纖的涂覆層,故在本實施例中,在中段光纖組件12與金屬套2之間設(shè)置隔熱管41,隔熱管41的主要作用是加大溫度遞減程度,降低傳導(dǎo)至光纖的涂覆層表面的熱量。雖然在中段光纖組件12上套設(shè)有隔熱管41,隔熱管41能阻斷在橫截面方向從金屬套2向涂覆層的熱傳遞路徑,但在光纖傳感器探頭的長度方向,高溫密封膠3及去除了涂覆層的光纖仍具有一定的導(dǎo)熱性,且由于熱量的長時間累積,會影響光纖傳感器探頭的可靠性,因此在光纖傳感器探頭的中段光纖組件12中的光纖和后段光纖組件13中的光纖的涂覆層表面設(shè)計一層導(dǎo)熱管5,此時,隔熱裝置與導(dǎo)熱管5之間形成了第二間隙。該導(dǎo)熱管5不僅可通過金屬傳遞熱量,還可以往導(dǎo)熱管5里的微型孔洞添加制冷液作為熱交換媒介,用導(dǎo)熱管5進一步保護光纖的涂覆層,從而進一步提高光纖傳感器探頭的長時間耐溫可靠性。
【權(quán)利要求】
1.一種光纖傳感器探頭,包括由若干根光纖組成的光纖組件和套設(shè)在所述的光纖組件外的金屬套,每根所述的光纖的涂覆層材料為聚酰亞胺,其特征在于:所述的光纖組件從光纖傳感器探頭的端面開始,沿所述的光纖組件的長度方向依次分為前段光纖組件、中段光纖組件和后段光纖組件,所述的前段光纖組件中的光纖的涂覆層被去除,在位于所述的前段光纖組件處的金屬套內(nèi)形成有第一間隙,所述的中段光纖組件和所述的后段光纖組件與所述的金屬套之間設(shè)置有隔熱裝置,所述的隔熱裝置由套設(shè)在所述的中段光纖組件外的隔熱管和套設(shè)在所述的后段光纖組件外的光纖護套組成,所述的隔熱裝置與所述的中段光纖組件和后段光纖組件之間設(shè)置有環(huán)狀的第二間隙,所述的中段光纖組件和后段光纖組件中的光纖之間均設(shè)置有第三間隙,所述的第一間隙、第二間隙和第三間隙內(nèi)均填充有耐650°c高溫的高溫密封膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖傳感器探頭,其特征在于:所述的光纖組件由一根光纖組成,所述的前段光纖組件與所述的金屬套之間形成所述的第一間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖傳感器探頭,其特征在于:所述的光纖組件由多根光纖組成,所述的第一間隙包括所述的前段光纖組件與所述的金屬套之間形成的第四間隙和所述的前段光纖組件中的光纖因去除涂覆層而形成的第五間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的一種光纖傳感器探頭,其特征在于:所述的中段光纖組件的外側(cè)和所述的后段光纖組件的外側(cè)設(shè)置有導(dǎo)熱管,所述的導(dǎo)熱管和所述的隔熱裝置之間形成所述的第二間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種光纖傳感器探頭,其特征在于:所述的前段光纖組件中的光纖的長度為6?15mm。
【文檔編號】G01H9/00GK203672477SQ201320798610
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】葉德超, 程曉煒, 金鑫杰, 蔣偉平, 史訓(xùn)兵 申請人:浙江中欣動力測控技術(shù)有限公司