[发明专利]一种光纤光栅传感器的封装装置及方法

说明书

本发明提供一种光纤光栅传感器的封装装置，包括底座和工作台，工作台上设有光纤支撑座，工作台的中部设有通孔，通孔内设有用于调节光纤光栅传感器中间层厚度的升降块；升降块的下部设有用于控制升降块升降的升降机构；在工作台的通孔两侧设有用于夹持光纤的模具，模具的中部设有露出所述通孔的腔体，模具的外侧设有夹紧机构；本封装装置还设有用于将工作台盖住的加热顶盖，以及用于在封装完成后取出光纤光栅传感器和模具的取模工具。本发明通过采用升降块来控制中间层厚度，利用该装置封装的传感器具有统一的尺寸外形，从而使光纤光栅传感器的封装更标准更规范；所制作的传感器与待测物体相互独立，实现传感器的重复利用。

技术领域

本发明属于光纤光栅传感领域，具体涉及一种光纤光栅传感器的封装装置及方法。

背景技术

光纤布拉格光栅是一种通过一定方法在光纤内部写入具有周期性折射率的衍射光栅，当温度、应力等环境条件变化时，将引起光栅反射波长的变化,通过测量波长的变化量，就可感知引起变化的物理量以及大小。因其具有体积小、质量轻、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰以及分布式测量等优点，在传感器领域应用广泛，前景十分广阔。

光纤光栅主要成分为二氧化硅，质地脆硬，抗剪切能力差，因此裸光纤直接使用的范围受到很大限制，在实际使用过程中需根据不同的应用场合对光纤光栅进行封装达到保护与增敏的作用。目前光纤光栅传感器大都利用环氧树脂胶等进行封装与固定，主要封装方式有基片式封装、嵌入式封装和金属管封装等。在封装过程中，常需要对光纤光栅施加一定预应力，避免了啁啾现象，从而有利于传感器的稳定和良好的重复性。对于嵌入式封装或表面粘贴式光纤光栅的封装，其与被测物体表面之间的距离即中间层距离影响被测物理量的传递效率，有效控制中间层的厚度传感器的性能具有十分重要的意义。此外，高性能的固化胶多需要在一定的温度下进行固化，加热固化能够消除常温下固化的内部应力不均的情况，使封装之后的光纤光栅传感器具有更好的线性度；同时因为对胶体和光纤进行了热处理，在使用过程中光纤光栅传感器的温度稳定性能能够保持稳定。

目前，采用胶粘剂封装时，涂覆粘胶剂时的不确定性包括胶粘剂的质量、形状等，以及粘胶剂的流动性会导致高温固化后的传感器尺寸规格不统一，灵敏度差异较大。另外直接利用胶粘剂将光纤光栅传感器封装在被测试对象上，难以达到重复利用，且灵敏度的标定难以实现。对于中间层厚度控制尚未提出一套实用的封装方法与操作装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种光纤光栅传感器的封装装置及方法，使光纤光栅传感器的封装更标准更规范、控制中间层厚度以及实现传感器的重复利用。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种光纤光栅传感器的封装装置，包括底座和位于底座上的工作台，工作台上设有光纤支撑座，其特征在于：工作台的中部设有通孔，通孔内设有用于调节光纤光栅传感器中间层厚度的升降块；升降块的下部设有用于控制升降块升降的升降机构；在工作台的通孔两侧设有用于夹持光纤的模具，模具的中部设有露出所述通孔的腔体，模具的外侧设有夹紧机构；

本封装装置还设有用于将工作台盖住的加热顶盖，以及用于在封装完成后取出光纤光栅传感器和模具的取模工具。

按上述方案，所述的模具由两片结构对称的凹形模具片拼合而成，凹形模具片的中部设有横向的光纤凹槽，凹形模具片的顶部设有楔形孔；两片凹形模具片的凹部构成所述的腔体，两片凹形模具片的光纤凹槽构成供光纤穿过的光纤通孔，两片凹形模具片的楔形孔与所述的取模工具匹配。

按上述方案，所述的取模工具包括上下设置的活动压板和固定压板，以及穿过固定压板与活动压板固定连接的楔形杆，活动压板与固定压板之间的楔形杆上套有弹簧；所述的楔形杆底部的形状与所述的两片凹形模具片的楔形孔相匹配。

按上述方案，所述的升降机构包括依次连接的调节杆、主动锥齿轮、从动锥齿轮和升降螺杆，其中升降螺杆的末端与升降块底部连接；所述的调节杆从所述的底座侧向伸出。