[发明专利]基于激光熔覆技术的光纤传感器机电部件一体化装置及安装方法

权利要求书

1.基于激光熔覆的光纤传感器机电部件一体化装置，其特征在于，包括：

光纤光栅传感器，包括光纤和设置在光纤上的光纤光栅；

石英玻璃套管，两个所述石英玻璃套管焊接在光纤上且对称设在光纤光栅栅区两侧，形成一体阶梯状光纤传感结构；

机电部件，机电部件表面设有凹槽用于埋设一体阶梯状光纤传感结构，将一体阶梯状光纤传感结构中的两个石英玻璃套管底部紧贴机电部件表面；

挡块，能够可拆卸的固定在机电部件表面上；

金属焊粉，铺设在机电部件表面且包覆所述一体阶梯状光纤传感结构；

其中，将挡块固定在机电部件表面上且设在一体阶梯状光纤传感结构一侧，在一体阶梯状光纤传感结构远离挡块的另一侧通过光纤激光器沿第一Z字形路径对一体阶梯状光纤传感结构从头到尾逐段熔融，拆卸挡块，补充金属焊粉，在一体阶梯状光纤传感结构一侧通过光纤激光器沿第二Z字形路径对一体阶梯状光纤传感结构从头到尾逐段熔融，直到所述一体阶梯状光纤传感结构完全植入机电部件内部，对熔覆层进行打磨以使成型结构形状精度与机电部件表面未加工区域一致，第一Z字形路径和第二Z字形路径均由多个Z字形轨迹连接而成。

2.根据权利要求1所述的基于激光熔覆的光纤传感器机电部件一体化装置，其特征在于：

所述石英玻璃套管套设在所述光纤上且通过放电熔融焊接到所述光纤上。

3.根据权利要求1所述的基于激光熔覆的光纤传感器机电部件一体化装置，其特征在于：

所述石英玻璃套管的内径略大于所述光纤的直径。

4.根据权利要求1所述的基于激光熔覆的光纤传感器机电部件一体化装置，其特征在于：

所述金属焊粉通过激振器振捣紧实铺层在所述一体阶梯状光纤传感结构表面。

5.根据权利要求1所述的基于激光熔覆的光纤传感器机电部件一体化装置，其特征在于：

所述金属焊粉和所述机电部件表面材料一致，所述金属粉末铺层厚度范围400～1200um。

6.根据权利要求1所述的基于激光熔覆的光纤传感器机电部件一体化装置，其特征在于：

所述挡块为长方体结构。

7.根据权利要求1所述的基于激光熔覆的光纤传感器机电部件一体化装置，其特征在于：

所述挡块通过通用的c型夹、粘贴或磁吸固定在机电部件表面。

8.根据权利要求1所述的基于激光熔覆的光纤传感器机电部件一体化装置，其特征在于：

所述第一Z字形路径和所述第二Z字形路径相对于所述一体阶梯状光纤传感结构对称。

9.根据权利要求1所述的基于激光熔覆的光纤传感器机电部件一体化装置，其特征在于：

控制所述光纤激光器水平横向移动距离、水平纵向移动距离、竖直方向移动距离、水平方向旋转角度及竖直方向旋转角度，保证所述光纤激光器的输出与熔焊点之间的距离，且使得熔池的外轮廓略微接触到光纤。

10.基于激光熔覆的光纤传感器机电部件一体化装置及安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、提供光纤光栅传感器和机电部件，光纤光栅传感器包括光纤和设置在光纤上的光纤光栅，将两个石英玻璃套管套设在光纤上，且两个石英玻璃套管对称设在光纤光栅栅区两侧；

步骤S2、采用放电熔融将两个石英玻璃套管焊接到光纤上，形成一体阶梯状光纤传感结构；

步骤S3、在机电部件表面加工凹槽用于埋设一体阶梯状光纤传感结构，一体阶梯状光纤传感结构中的两个石英玻璃套管底部紧贴机电部件表面，一体阶梯状光纤传感结构一侧设置挡块，挡块可拆卸的固定在机电部件表面上；

步骤S4、选取材料与机电部件表面材料一致的金属粉末，铺设机电部件表面且包覆光纤传感结构，将一体阶梯状光纤传感结构中的两个石英玻璃套管底部紧贴机电部件表面；

步骤S5、在一体阶梯状光纤传感结构远离挡块的另一侧通过光纤激光器沿第一Z字形路径对一体阶梯状光纤传感结构从头到尾逐段熔融，拆卸挡块，补充金属焊粉，在一体阶梯状光纤传感结构一侧通过光纤激光器沿第二Z字形路径对一体阶梯状光纤传感结构从头到尾逐段熔融，直到所述一体阶梯状光纤传感结构完全植入机电部件内部，对熔覆层进行打磨以使成型结构形状精度与机电部件表面未加工区域一致，第一Z字形路径和第二Z字形路径均由多个Z字形轨迹连接而成。