光纖光柵封裝結構、溫度傳感器及封裝方法技術

本發明專利技術公開了一種光纖光柵封裝結構，包括，上蓋和底板，所述上蓋和所述底板沿邊沿膠封為一體，在上蓋和底板的兩個相對面上，分別沿上蓋和底板的兩個邊沿內分別設置有擋膠板，所述擋膠板之間形成光纖光柵容置腔。采用該結構實現了對光纖光柵的封裝，保護了光纖光柵的本體，并可實現溫度隔離。同時還公開了一種采用該結構的光纖光柵溫度傳感器，以及該光纖光柵溫度傳感器的封裝方法，克服了光纖光柵本體脆弱和溫度應變交叉敏感的問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種光纖光柵封裝結構，以及一種采用該封裝結構的光纖光柵溫度傳感器和該傳感器的封裝方法。
技術介紹
光纖光柵傳感器具有體積小、重量輕、復用能力強、靈敏度高等優點受到廣泛歡迎。但是光纖光柵直徑只有125微米，主要為二氧化硅材料，切向抗應力能力較差，因此在工程應用中通常將光纖光柵封裝起來，以提高其強度、適應工程中的安裝要求。另外，在實際的測量環境中，封裝結構往往引入應變參量，使得光柵發生應變溫度交叉敏感。所以在封裝結構中考慮避免交叉敏感，且兼顧小型化、實用化。
技術實現思路
本專利技術的技術解決問題是針對現有技術的不足，本專利技術一方面提供了一種光纖光柵封裝結構，采用該結構實現了對光纖光柵的封裝，保護了光纖光柵的本體，并可實現溫度應變隔離。本專利技術另一方面提供了 一種光纖光柵溫度傳感器，該溫度傳感器克服了光纖光柵本體脆弱和溫度應變交叉敏感的問題。同時，本專利技術還提供了一種光纖光柵溫度傳感器封裝方法，采用該方法將光纖光柵溫度傳感器封裝后，可以避免光纖光柵的交叉敏感，而且不增敏、易于實現，便于安裝。本專利技術的技術解決方案是本專利技術一方面提供了一種光纖光柵封裝結構，包括，上蓋和底板，所述上蓋和所述底板沿邊沿膠封為一體，在上蓋和底板的兩個相對面上，分別沿上蓋和底板的兩個邊沿內分別設置有擋膠板，所述擋膠板之間形成光纖光柵容置腔。進一步的，所述擋膠板短于所述上蓋和所述底板的邊沿。進一步的，所述底板的擋膠板為外高內低的階梯形長條凸起，所述上蓋的擋膠板為單根長條凸起，且在所述上蓋和所述下蓋扣合后，所述上蓋的擋膠板與所述底板擋膠板內低部分相抵。進一步的，所述容置腔的寬度大于所述光纖光柵的直徑。進一步的，所述容置腔內填充有導熱粉。本專利技術另一方面提供了一種光纖光柵溫度傳感器，包括，光纖光柵、光纖光柵封裝結構，所述封裝結構，包括，上蓋和底板，所述上蓋和所述底板沿邊沿膠封為一體，在上蓋和底板的兩個相對面上，分別沿上蓋和底板的兩個邊沿上分別設置有擋膠板，所述擋膠板之間形成光纖光柵容置腔；所述光纖光柵放置于所述光纖容置腔中。進一步的，所述擋膠板的長度短于所述上蓋和所述底板的邊沿，所述光纖光柵兩端超出所述擋膠板部分套有玻璃纖維套管。進一步的，所述玻璃纖維套管利用焊片固定于所述底板上。進一步的，所述底板的擋膠板為外高內低的階梯形長條凸起，所述上蓋的擋膠板為單根長條凸起，且在所述上蓋和所述下蓋扣合后，所述上蓋的擋膠板與所述底板擋膠板內低部分相抵。進一步的，所述容置腔內填充有導熱粉。進一步的，所述導熱粉為氧化鋁粉。本專利技術還提供了 一種采用上述封裝結構的光纖光柵溫度傳感器封裝方法，包括以下步驟將光纖光柵放置于所述底板的擋膠板之間，且在兩端超出所述擋膠板的光纖上套裝玻璃纖維套管；利用焊片將所述玻璃纖維套管固定，并保持所述光纖光柵在所述擋膠板內自然彎曲；將所述上蓋與所述底板扣合，沿邊沿對齊后膠封為一體，并在所述擋膠板形成的光纖光柵容置腔內填充隔熱氧化鋁粉。本專利技術與現有技術相比具有如下優點1.由于本專利技術中光纖光柵在容置腔內呈自由彎曲狀態，未受封裝結構體影響，因此，本封裝結構對光纖光柵敏感元件無增敏或減敏的影響。2.由于本專利技術中在底板和上蓋上分別設置有擋膠板，因此，光纖光柵敏感元件不受上蓋和底板膠封影響，適用于工程化需求。3.由于本專利技術所使用全部材料，具有耐高溫性能，因此本溫度傳感器適用于高溫傳感。4.由于本專利技術所使用結構內置氧化鋁導熱粉，因此本溫度傳感器具有測溫快、響應時間短的特點。附圖說明圖1為封裝結構示意圖；圖2為方法流程圖。具體實施例方式下面就結合附圖對本專利技術做進一步介紹。圖la、Ib所示,本專利技術光纖光柵封裝結構,包括上蓋I和底板2。上蓋和底板具有相同的長與寬，可上下扣合形成并膠封為一體。通過該結構可將光纖光柵封裝于該結構內，實現對光纖光柵的隔離，保護光纖光柵的脆弱，并避免溫度應變交叉敏感。在上述上蓋和底板扣合后的相對面上，分別沿邊沿設置有擋膠板11，21，通過兩側的擋膠板形成放置光纖光柵的容置腔，將光纖光柵放置于其內后，可將封裝上蓋和底板的膠隔離于其外，避免了封裝膠體對光纖光柵敏感元件的影響。本實施例中，上述容置腔的大小大于光纖光柵的直徑，從而可保證光纖光柵在容置腔內自然彎曲，可以消除完全黏貼封裝溫度變化帶來的軸向應力影響，避免了溫度應力的交叉敏感。進一步的，底板上的擋膠板21采用階梯形長條凸起結構，對于擋膠板，靠近上蓋外沿的一側高于遠離外沿的一側。對應的，在上蓋上的擋膠板11采用單根長條凸起結構，上蓋上兩條凸起的間距與底板上內側較低部分的間距相一致，且厚度一致。在上蓋與底板扣合后，上蓋單根長條凸起結構可與底版內側較低部分相抵，并與外側較高部分相貼合，從而實現對封裝膠的隔離。在上蓋和底板扣合后，為了更好的傳導熱量，在上述容置腔內可填充導熱介質，例如導熱硅脂、氧化鋁粉等。在本實施例中，優選氧化鋁粉，從而可實現300攝氏度高溫的測量。為了實現對光纖光柵兩端光纖部分更好的保護，上述擋膠板的長度短于上蓋和底板，從而可在光纖超出擋膠板的部分為光纖套裝玻璃纖維套管，對光纖進行保護，通過采用上述封裝結構可實現本實施例光纖光柵溫度傳感器，光纖光柵放置于容置腔內，超出容置腔兩端部分的光纖套裝有玻璃纖維套管，并用焊片將其固定于底板上，固定后保證光纖光柵在容置腔內保持自然彎曲狀態。上蓋與底板相扣合，并在沿邊沿進行膠封后構成一體，并在容置腔內填充上述如氧化鋁等的導熱粉。通過該結構構成的光纖光柵溫度傳感器，未對光纖光柵本身的結構造成影響，不會產生外力的拉伸或壓縮，從而保障了敏感元件本身的強度，且不對敏感元件造成增敏和減敏的效果；所使用上蓋、底板、封裝膠體、玻璃纖維套管及氧化鋁粉均可適用于300°C以上高溫探測。進一步，為上述實施例中光纖光柵溫度傳感器的封裝方法。將聚酰亞胺涂覆層光纖光柵放置于所述底板的擋膠板之間，且在兩端超出所述擋膠板的光纖上套裝玻璃纖維套管；利用焊片將所述玻璃纖維套管固定，并保持所述光纖光柵在所述擋膠板內自然彎曲；將所述上蓋與所述底板扣合，沿邊沿對齊后膠封為一體，并在所述擋膠板形成的光纖光柵容置腔內填充隔熱氧化鋁粉。上述上蓋和底板采用不銹鋼材料，并用高溫膠粘接。玻璃纖維套管用鎳帶進行二次加固于不銹鋼底板上。在容置腔內灌滿氧化鋁粉以增加其導熱速率，容置腔兩端用高溫膠密封。上述實施例中，優選地,底板預留16mm長度安放長度小于15mm的光纖光柵,兩端分別預留7_長平坦區，用于放置膠粘玻璃纖維套管后的光纖(兩根玻璃纖維管之間光纖距離為18mm)。所有與光纖有可能接觸的結構皆為鈍角且打磨光滑。優選地，光纖與玻璃纖維套管膠接后再由寬2mm的鎳帶和耐高溫膠進行固定，保證傳感頭封裝后的抗振動和沖擊能力，封裝后的光纖光柵柵區呈自由彎曲態、盡量與底部貼合。蓋裝上蓋板后，上下兩側膠粘，左端點高溫膠，且膠不溢過鎳帶，膠固化后，從右端填充氧化鋁粉末，以使底板感溫面溫度可以更加迅速傳導至光纖光柵柵區。灌滿后，右側用高溫膠密封。封裝后，該光纖光柵溫度傳感結構可達到如下指標(I)測溫范圍-50°C 300°C ；(2)測量允差±1°C ;(3)穩定響應時間< Is ;(4)具有較高抗沖擊和抗震動能力；(5)質量<2g;(6)承受拉力不小于50N、持續時間不小于5s本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光纖光柵封裝結構，其特征在于：包括，上蓋和底板，所述上蓋和所述底板沿邊沿膠封為一體，在上蓋和底板的兩個相對面上，分別沿上蓋和底板的兩個邊沿內分別設置有擋膠板，所述擋膠板之間形成光纖光柵容置腔。

【技術特征摘要】
1.一種光纖光柵封裝結構，其特征在于:包括，上蓋和底板，所述上蓋和所述底板沿邊沿膠封為一體，在上蓋和底板的兩個相對面上，分別沿上蓋和底板的兩個邊沿內分別設置有擋膠板，所述擋膠板之間形成光纖光柵容置腔。2.如權利要求1所述封裝結構，其特征在于:所述擋膠板短于所述上蓋和所述底板的邊沿。3.如權利要求1或2所述封裝結構，其特征在于:所述底板的擋膠板為外高內低的階梯形長條凸起，所述上蓋的擋膠板為單根長條凸起，且在所述上蓋和所述下蓋扣合后，所述上蓋的擋膠板與所述底板擋膠板內低部分相抵。4.如權利要求1所述封裝結構，其特征在于:所述容置腔的寬度大于所述光纖光柵的直徑。5.如權利要求1或3所述封裝結構，其特征在于:所述容置腔內填充有導熱粉。6.一種光纖光柵溫度傳感器，其特征在于，包括，光纖光柵、光纖光柵封裝結構，所述封裝結構，包括，上蓋和底板，所述上蓋和所述底板沿邊沿膠封為一體，在上蓋和底板的兩個相對面上，分別沿上蓋和底板的兩個邊沿上分別設置有擋膠板，所述擋膠板之間形成光纖光柵容置腔；所述光纖光柵放置于所述光纖容...

【專利技術屬性】
技術研發人員：史青，楊顯濤，鄭林，陳杰，陳青松，
申請(專利權)人：北京遙測技術研究所，航天長征火箭技術有限公司，
類型：發明
國別省市：