[发明专利]基于环氧树脂封装的EFPI-FBG复合压力温度传感器及测量方法

说明书

本发明公开了一种基于环氧树脂封装的EFPI‑FBG复合压力温度传感器及测量方法，该发明装置主要由入射裸光纤，反射裸光纤，光纤光栅，石英玻璃管，环氧树脂，密封胶，细铜管，金属外壳，端盖组成。将入射裸光纤与反射裸光纤插入玻璃管内，光纤两端面形成光纤F‑P腔。制作好的该EFPI结构封装于圆柱体环氧树脂内构成压力弹性体。处于玻璃管外部且自由状态的光纤光栅封装于细铜管内，细铜管一部分封装于环氧树脂，另一部分封装于密封胶中。在压力作用下，环氧树脂受力压缩，封装于环氧树脂内部的玻璃管随着环氧树脂的变形而轴向压缩，EFPI结构中F‑P腔腔长随玻璃管轴向长度变短而变短。此EFPI‑FBG复合压力温度传感器可用于检测液压管道中液压油的压力和温度。

技术领域

本发明属于压力传感器制备技术领域，尤其涉及一种基于环氧树脂封装的EFPI-FBG复合压力温度传感器及测量方法。

背景技术

压力传感器广泛应用到工业生产中。相对于传统电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器等传统电学压力传感器不适用于要求绝缘和电磁干扰强烈的环境。光纤传感器具有精度高、体积小、耐高温和耐腐蚀的特点，且抗电磁干扰强、电绝缘性好、传播损耗小等诸多优点,可应用于恶劣环境和远距离测量和监控。

常见光纤法珀压力传感器结构形式中，MEMS光纤法珀压力传感器，外界压力引起硅敏感薄膜片形变导致腔长变化来实现压力信号传感，其体积小，压力灵敏度高，但压力测量范围小，硅膜片与基座之间的键合技术工艺复杂，操作要求高，高压环境下密封性能差，不适用于液压管路内的高压油压力检测。另外EFPI型法珀压力传感器，玻璃管直接受到压力作用轴向长度伸长，进一步引起F-P腔腔长变化。其测量范围广，但压力灵敏度较低，且玻璃管直接暴露在压力环境中，受到外界冲击，传感器容易受到破坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于环氧树脂封装的EFPI-FBG复合压力温度传感器及测量方法，该传感器以F-P腔和光纤Bragg光栅为敏感元件，利用环氧树脂将EFPI传感器进行封装保护，抗震性能好，灵敏度高，F-P腔经过封装后作为压力敏感元件，利用细铜管内处于弯曲自由状态的光纤光栅解决温度的补偿问题。此EFPI-FBG复合压力温度传感器可用于检测液压管道中液压油的压力和温度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先提供一种基于环氧树脂封装的EFPI-FBG复合压力温度传感器，该传感器的传感头包括入射裸光纤、反射裸光纤、玻璃管、铜管、金属外壳和端盖；入射裸光纤与反射裸光纤一部分插入玻璃管内，另一部分处于玻璃管外，玻璃管内两光纤的端面之间形成光纤F-P腔；入射裸光纤和反射裸光纤分别与玻璃管内壁固定，玻璃管内的光纤处于自由状态，入射光纤上刻有光栅，处于玻璃管的外边，光纤光栅封装于铜管内，光纤光栅两端与铜管两端固定。

按上述技术方案，入射裸光纤、反射裸光纤与玻璃管内壁的固定长度为2-3mm。

按上述技术方案，环氧树脂完全包裹玻璃管，且环氧树脂端面与玻璃管端面存在距离余量。

按上述技术方案，环氧树脂与金属壳体内壁之间涂一层润滑脂。在环氧树脂弹性体的末端收到压力作用发生形变的过程中，减少树脂与壳体内壁之间的摩擦，增加压力传感的灵敏度。

按上述技术方案，环氧树脂固化后顶部使用密封胶进行密封，密封胶厚度大于10mm。

按上述技术方案，金属壳体一端设有外锥管螺纹，与液压管路相连；金属壳体另一端与端盖通过螺纹连接。

按上述技术方案，将玻璃管完全封装于圆柱体环氧树脂中，玻璃管位于环氧树脂中心，形成压力弹性体。

按上述技术方案，所述玻璃管为石英玻璃管。