專利名稱：光纖光柵溫度傳感器的增敏結構的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光纖光柵傳感技術領域，具體涉及一種光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，特別適合于對溫度的高精度測量。
背景技術：
光纖光柵傳感技術是伴隨著光纖光柵制作技術及光纖光柵通信技術的發(fā)展而崛起一種嶄新的傳感技術。與普通光纖傳感器相比，其傳感信號直接調制于光波波長，不受光源強度起伏、連接損耗及光纖彎曲損耗等影響，穩(wěn)定性好，測量精度高；同時便于利用波分復用技術串聯(lián)多個光纖光柵形成分布式傳感網絡，因此光纖光柵傳感技術有著廣闊的應用前景。
光纖光柵是利用光纖材料的光敏性，在光纖纖芯內形成空間相位光柵。當多波長信號入射進入光纖時，滿足光柵反射條件的某個波長信號(稱為Bragg波長)，會被耦合成反向波并沿原光纖線路反向傳輸。
光纖光柵傳感的基本原理是溫度、應變和應力等物理量的變化會引起光纖光柵的柵距和有效折射率的變化，從而使光纖光柵反射的Bragg波長發(fā)生漂移，通過檢測光纖光柵Bragg波長的變化就可以獲得相應的溫度、應變和應力的信息。其中溫度影響光纖光柵的Bragg波長是由于熱膨脹效應和光纖材料的熱光效應引起的。理論研究表明，當光纖光柵所處的溫度變化時，其Bragg波長的漂移與溫度變化的關系為ΔλB＝(α+ξ)ΔTλB，其中α為光纖的熱膨脹系數(shù)；ξ為光纖的熱光系數(shù)；ΔT為溫度的變化量；λB、ΔλB分別為光纖光柵的Bragg波長和Bragg波長的漂移量。對于摻鍺石英光纖而言，α≈0.5×10-6，常溫下ξ≈7.0×10-6，以λB＝1550nm為例，其溫度靈敏度約為10pm/℃。在需要對溫度進行高精度測量時，這種波長信號的漂移量太小，給信號檢測帶來不便并影響了測量精度。為克服這一困難，本實用新型提出了一種溫度增敏結構，提高光纖光柵的溫度靈敏度，實現(xiàn)對溫度的高精度測量。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，利用兩種熱膨脹系數(shù)不同的材料，使光纖光柵在溫度變化時不僅由于光纖本身的熱膨脹效應和熱光效應使Bragg波長發(fā)生漂移，而且受到應力的作用產生應變，從而增大了Bragg波長的漂移，提高溫度靈敏度。
本實用新型一種光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，其特征在于，其中包括一外殼，該外殼為管狀，其內徑為一端大另一端小的臺階狀，形成一大內徑孔和一小內徑孔；一管體，該管體的外徑略小于外殼的大內徑孔，該管體容置在外殼內的大內徑孔中，該管體的內徑與外殼的小內徑孔相同，形成一圓孔，該管體的長度小于外殼大內徑孔的長度；一套管，該套管的外徑小于外殼的大內徑孔，其內徑與管體的內徑、外殼的小內徑孔相同；兩個小細管，該兩個小細管的一端相對插置在套管內，其中間留有一間隙，該小細管的另一端插置在外殼的小內徑孔中，該小細管的另一端插置在管體內；在兩個小細管內穿置有一光纖，該光纖的尾纖穿出外殼的兩端；一光纖光柵置于兩個小細管之間的光纖上。
其中外殼的材料為熱膨脹系數(shù)大于管體的材料熱膨脹系數(shù)。
其中該管體與外殼的一端齊平，并用膠粘固。
其中插置在外殼內和插置在管體內的兩個小細管均用膠粘固。
其中穿置在兩個小細管內的光纖用膠粘固。
其中所述的粘固為粘接或焊接。
本實用新型一種光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，其特征在于，其中包括一外殼包括一平板狀的底座，在底座的一端有一凸起，該凸起的中心與底座的軸向開有一圓孔；一管體，該管體的長度小于外殼的底座的長度，該管體置于底座上，一端用膠粘固，該管體的內孔與凸起的圓孔同心且其直徑相同；一套管，該套管的內徑與管體的內徑、圓孔直徑相同；兩個小細管，該兩個小細管的一端相對插置在套管內，其中間留有一間隙，該小細管的另一端插置在圓孔中，該小細管的另一端插置在管體內；該兩個小細管分別用膠與管體和凸起粘固；在兩個小細管內穿置有一光纖，該光纖的尾纖穿出圓孔和管體的內孔并用膠與之粘固；一光纖光柵置于兩個小細管之間的光纖上。
其中所述的粘固為粘接或焊接。


為進一步說明本實用新型的技術內容，
以下結合附圖及實施例對本實用新型作詳細的描述，其中圖1是本實用新型第一實施例的結構示意圖；圖2是本實用新型第二實施例的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型一種光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，其中包括一外殼1，該外殼1為管狀，其內徑為一端大另一端小的臺階狀，形成一大內徑孔11和一小內徑孔12；該外殼1的材料為熱膨脹系數(shù)大于管體2的材料熱膨脹系數(shù)；一管體2，該管體2的外徑略小于外殼1的大內徑孔11，該管體2容置在外殼1內的大內徑孔11中，該管體2的內徑與外殼1的小內徑孔相同，形成一圓孔21，該管體2的長度小于外殼1大內徑孔11的長度；該管體2與外殼1的一端齊平，并用膠7粘固；
一套管3，該套管3的外徑小于外殼1的大內徑孔，其內徑與管體2的內徑、外殼1的小內徑孔相同；兩個小細管4、6，該兩個小細管4、6的一端相對插置在套管3內，其中間留有一間隙，該小細管4的另一端插置在外殼1的小內徑孔12中，該小細管6的另一端插置在管體2內；其中插置在外殼1內和插置在管體2內的兩個小細管4、6均用膠7粘固；在兩個小細管4、6內穿置有一光纖，該光纖的尾纖8穿出外殼1的兩端；其中穿置在兩個小細管4、6內的光纖用膠7粘固；一光纖光柵5置于兩個小細管4、6之間的光纖上。
請參閱圖2，本實用新型一種光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，其中包括一外殼30包括一平板狀的底座31，在底座31的一端有一凸起32，該凸起32的中心與底座31的軸向開有一圓孔33；一管體40，該管體40的長度小于外殼30的底座31的長度，該管體30置于底座31上，一端用膠60粘固，該管體40的內孔41與凸起32的圓孔33同心且其直徑相同；一套管50，該套管50的內徑與管體40的內徑、圓孔33直徑相同；兩個小細管70、80，該兩個小細管70、80的一端相對插置在套管50內，其中間留有一間隙，該小細管70的另一端插置在圓孔33中，該小細管80的另一端插置在管體50內；該兩個小細管70、80分別用膠60與管體40和凸起32粘固；
在兩個小細管70、80內穿置有一光纖，該光纖的尾纖100穿出圓孔33和管體40的內孔41并用膠60與之粘固；一光纖光柵90置于兩個小細管70、80之間的光纖上。
其中所述的粘固為粘接或焊接。
該光纖光柵5通過連接點膠7固定在兩段同軸度較高、配合間隙較小的細管4和6里(圖1中)，其中細管4通過連接點膠7粘接在大膨脹系數(shù)材料外殼1上，細管6通過連接點膠7粘接在小膨脹系數(shù)材料管體2上。由于兩種材料的外殼1和管體2的熱膨脹系數(shù)不同，在溫度的變化過程中，大膨脹系數(shù)材料外殼1的伸縮量要比小膨脹系數(shù)材料管體2的伸縮量大，而管體2又通過左端面的連接點膠7和外殼1連接在一起，那么外殼1帶動細管4產生的位移量將會與管體2帶動細管6產生的位移量不同，從而增大了光纖光柵5的軸向應變，進而增大了Bragg波長的漂移量，最后達到了提高溫度靈敏度的目的。同時，我們可以通過改變外殼1的材料和管體2材料的長度，來改變細管4和細管6的相對位移量，從而很方便的調節(jié)其溫度靈敏度。
我們使用套筒3來保證兩段配合間隙較小的細管4和6的同軸度，采取這種結構可以使細管中的光纖光柵獲得較大的壓縮或拉伸調節(jié)范圍。
同理，本實用新型的第二實施例如圖2所示，其中只是外殼換成了一平板狀的底座31，其功能效果均與第一實施例相同。
從上面的描述可以看出本實用新型利用兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬使光纖光柵受到溫度和應力的共同作用，增大了Bragg波長的漂移量，從而提高了溫度靈敏度，并且通過改變其結構可以方便的調節(jié)溫度靈敏度。同時通過采用特殊的結構，使得光纖光柵獲得了較大的壓縮或拉伸調節(jié)范圍。
雖然參照上述實施例詳細地描述了本發(fā)明，但是應該理解本發(fā)明并不限于所公開的實施例，對于本專業(yè)領域的技術人員來說，可對其形式和細節(jié)進行各種改變。本發(fā)明意欲涵蓋所附權力要求書的精神和范圍內的各種變型。
權利要求1.一種光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，其特征在于，其中包括一外殼，該外殼為管狀，其內徑為一端大另一端小的臺階狀，形成一大內徑孔和一小內徑孔；一管體，該管體的外徑略小于外殼的大內徑孔，該管體容置在外殼內的大內徑孔中，該管體的內徑與外殼的小內徑孔相同，形成一圓孔，該管體的長度小于外殼大內徑孔的長度；一套管，該套管的外徑小于外殼的大內徑孔，其內徑與管體的內徑、外殼的小內徑孔相同；兩個小細管，該兩個小細管的一端相對插置在套管內，其中間留有一間隙，該小細管的另一端插置在外殼的小內徑孔中，該小細管的另一端插置在管體內；在兩個小細管內穿置有一光纖，該光纖的尾纖穿出外殼的兩端；一光纖光柵置于兩個小細管之間的光纖上。
2.根據權利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，其特征在于，其中外殼的材料為熱膨脹系數(shù)大于管體的材料熱膨脹系數(shù)。
3.根據權利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，其特征在于，其中該管體與外殼的一端齊平，并用膠粘固。
4.根據權利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，其特征在于，其中插置在外殼內和插置在管體內的兩個小細管均用膠粘固。
5.根據權利要求1所述的光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，其特征在于，其中穿置在兩個小細管內的光纖用膠粘固。
6.根據權利要求3、4、5所述的光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，其特征在于，其中所述的粘固為粘接或焊接。
7.一種光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，其特征在于，其中包括一外殼包括一平板狀的底座，在底座的一端有一凸起，該凸起的中心與底座的軸向開有一圓孔；一管體，該管體的長度小于外殼的底座的長度，該管體置于底座上，一端用膠粘固，該管體的內孔與凸起的圓孔同心且其直徑相同；一套管，該套管的內徑與管體的內徑、圓孔直徑相同；兩個小細管，該兩個小細管的一端相對插置在套管內，其中間留有一間隙，該小細管的另一端插置在圓孔中，該小細管的另一端插置在管體內；該兩個小細管分別用膠與管體和凸起粘固；在兩個小細管內穿置有一光纖，該光纖的尾纖穿出圓孔和管體的內孔并用膠與之粘固；一光纖光柵置于兩個小細管之間的光纖上。
8.根據權利要求7所述的光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，其特征在于，其中所述的粘固為粘接或焊接。
專利摘要一種光纖光柵溫度傳感器的增敏結構，其中包括一外殼，該外殼為管狀，其內徑為一端大另一端小的臺階狀，形成一大內徑孔和一小內徑孔；一管體，該管體的外徑略小于外殼的大內徑孔，該管體容置在外殼內的大內徑孔中，該管體的內徑與外殼的小內徑孔相同，形成一圓孔，該管體的長度小于外殼大內徑孔的長度；一套管，該套管的外徑小于外殼的大內徑孔，其內徑與管體的內徑、外殼的小內徑孔相同；兩個小細管，該兩個小細管的一端相對插置在套管內，其中間留有一間隙，該小細管的另一端插置在外殼的小內徑孔中，該小細管的另一端插置在管體內；在兩個小細管內穿置有一光纖，該光纖的尾纖穿出外殼的兩端；一光纖光柵置于兩個小細管之間的光纖上。
文檔編號G01J5/20GK2665685SQ0325267
公開日2004年12月22日 申請日期2003年9月26日 優(yōu)先權日2003年9月26日
發(fā)明者曹春耕, 肖浩, 劉育梁 申請人:劉育梁