應(yīng)變光柵單元8的平行間距7-15mm，優(yōu)選1mm，光柵定位架10為柱狀或者翼狀定位結(jié)構(gòu)，用來支撐光柵保護臺9并定位光柵在制品中的位置。
[0045]光柵封裝器4為熱塑性塑料，優(yōu)選與制品材料相同的材料。所述光柵封裝器4起著保護和定位兩種作用，光柵保護臺9具有高的機械強度和模量，可以保護內(nèi)埋于模壓粉料中的光柵傳感器在巨大模壓力下的安全性;光柵定位架10可以固定于模具中的定位工藝孔中或者粘貼于模具內(nèi)表面，使其準(zhǔn)確處于制品內(nèi)部的目標(biāo)位置，提高測量數(shù)據(jù)的可靠性。
[0046]光纖微型連接器5包括內(nèi)埋接頭和外接插頭兩部分，內(nèi)埋接頭內(nèi)連光纖光柵，外接插頭外接信號采集設(shè)備。所述內(nèi)埋接頭在光柵傳感器的端部，位于模壓制品邊緣部位，內(nèi)埋接頭形成沉孔，方便制品成型和后續(xù)加工。制品后續(xù)加工完成后，將外接插頭插入內(nèi)埋接頭中，使制品內(nèi)外光纖精密對接起來，實現(xiàn)內(nèi)埋于制品的光纖光柵傳感器與外部信號處理設(shè)備的連接，完成光纖延長、光信號中繼。
[0047]光纖保護層3和光柵封裝器4均為熱塑性塑料，優(yōu)選與制品同種的材料，保證在模壓高溫下熔化后與制品材料熔合，實現(xiàn)光柵嵌件與模壓制品的無縫融合，并可以保護光纖和光柵在模壓過程的高溫高壓環(huán)境下的安全性和使用過程中測量的準(zhǔn)確性。
[0048]光纖光柵傳感器嵌件適用于在模壓成型制品中快捷植入傳感器，也適用于其他類似成型工藝中在制品中快捷植入傳感器。
[0049]—種模壓工藝制品在線檢測用的傳感器嵌件的制造方法和步驟如下:
[0050](I)選擇摻入光敏性材料的光纖，通過熱擠出、注塑、涂覆、纏繞等成型工藝，使光纖外周形成一定厚度的保護層，保護層為熱塑性塑料，優(yōu)選與制品同種的材料。
[0051](2)截取設(shè)定長度的具有保護層的光纖，根據(jù)需要按照一定的間距，剝?nèi)ヒ欢〝?shù)量、一定長度的光纖外層塑料保護層，形成多個光纖裸露區(qū)，分別在每個光纖裸露區(qū)的中心刻制不同中心波長的光柵，形成多個光纖光柵傳感器單元。
[0052](3)選取數(shù)條已經(jīng)刻制光柵的光纖，在其光柵單元區(qū)外套硬質(zhì)耐熱的毛細管，例如不銹鋼毛細管，管口和光纖之間的間隙膠封，形成光纖光柵溫度傳感器，選取數(shù)條未外套毛細管的光纖光柵作為光纖光柵應(yīng)變傳感器。
[0053](4)根據(jù)制品尺寸的需要，制作光柵定位保護架模具，模具長度大于光纖裸露區(qū)。
[0054](5)把一條光纖光柵溫度傳感器和一條光纖光柵應(yīng)變傳感器按照一定間距平行并列，放入同一光柵封裝器模具中，并盡量使光柵區(qū)在模具中心，在模具中澆注熱塑性塑料熔體，恪體冷卻后完成光柵封裝。
[0055](6)光柵封裝器脫模，分別在光纖光柵溫度傳感器和光纖光柵應(yīng)變傳感器的端部接上光纖微型連接器的內(nèi)埋接頭，即制造了同時具有溫度測量和應(yīng)變測量功能的光纖光柵傳感器嵌件。
[0056]應(yīng)當(dāng)指出，所述模壓制品在線檢測用的光纖光柵傳感器嵌件并非必須同時封裝溫度光柵和應(yīng)變光柵，在不需要測量溫度時，就僅僅保留應(yīng)變光纖光柵，不再有溫度光纖光柵;在僅僅需要測量溫度時，僅僅保留溫度光纖光柵，不再有應(yīng)變光纖光柵。
[0057]實施例一:
[0058]一種模壓工藝成型的壓濾機濾板用的在線檢測光纖光柵傳感器嵌件
[0059]如圖1所示，該嵌件由一條溫度測量光纖光柵和一條應(yīng)變測量光纖光柵組成，每條光纖上刻制六個光柵單元(示意圖1中只畫出三個)，每個光柵單元為一個獨立的傳感器，光柵單元中心波長分別為1512nm、1516nm、1520nm、1524nm、1528nm、1532nm。光纖保護層和光柵封裝器材料和壓濾機濾板材料一致，均為聚丙烯。光柵保護層聚丙烯厚度為1mm，光柵單元被光柵封裝器保護，每條光纖有六個光柵封裝器，在每條光纖的一端安裝一個硬質(zhì)耐溫的光纖連接器的內(nèi)埋接頭。
[0060]具體制造方式如下:
[0061]選取兩段長2米的摻鍺光纖，放在電纜押出機上，用聚丙烯粉料在光纖表面形成Imm厚的聚丙烯保護層。每根光纖上每隔10mm剝?nèi)?5mm長的聚丙烯保護層，一共剝?nèi)チ?，在裸纖中部刻制中心波長分別為1512nm、1516nm、1520nm、1524nm、1528nm、1532nm的光纖光柵，光柵單元區(qū)長度為10mm，將刻制好的光柵放入長30mm的模具中，溫度光柵和應(yīng)變光柵法向間距為10mm，澆注聚丙烯熔體，熔體冷卻后脫模。然后在光纖前端安裝光纖連接器5的內(nèi)埋接頭。
[0062]安裝過程如下:
[0063]把光纖光柵傳感器嵌件安放在模具型腔內(nèi)的目標(biāo)位置，為提高牢固性可把定位架底部粘接在模具內(nèi)壁上，或者把定位架的棒狀底部與模具上預(yù)設(shè)的安裝孔相配合，把光纖連接器的內(nèi)埋接頭用耐熱耐壓材料封口，并放在模具的邊緣且可靠定位，在用來制造壓濾機濾板的粉料進入模具型腔后，閉合模具，加熱加壓使濾板成型。
[0064]濾板成型后進行后續(xù)加工，裝配在壓濾機上之后，找到光纖光柵傳感器嵌件的光纖連接器的內(nèi)埋接頭，去除內(nèi)埋接頭里的封口材料，插入光纖連接器的外接插頭，完成與外部信號采集設(shè)備和解調(diào)設(shè)備的連接，即可實現(xiàn)對壓濾機濾板的溫度和應(yīng)變的在線檢測。
[0065]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于模壓制品檢測的光纖光柵傳感器嵌件，其特征是:包括溫度光纖光柵、應(yīng)變光纖光柵、光柵封裝器、保護層和連接器，其中:溫度光纖光柵、應(yīng)變光纖光柵并排設(shè)置，均包括若干個間隔設(shè)置的傳導(dǎo)光纖和光柵單元區(qū)，溫度光纖光柵、應(yīng)變光纖光柵上設(shè)置有保護光柵單元區(qū)的光柵封裝器，所述傳導(dǎo)光纖外部包裹有保護層，溫度光纖光柵、應(yīng)變光纖光柵的端部設(shè)置有連接器。2.如權(quán)利要求1所述的一種用于模壓制品檢測的光纖光柵傳感器嵌件，其特征是:所述光柵封裝器包括光柵保護臺和光柵定位架，光柵保護臺將溫度光纖光柵、應(yīng)變光纖光柵按照一定的間距平行包埋于其中，傳導(dǎo)光纖從光柵保護臺截面中穿過，光柵定位架固定于光柵保護臺下端，用以支撐光柵保護臺并定位光柵在制品中的位置;所述光柵定位架固定于模具的定位工藝孔中或者粘貼于模具內(nèi)表面。3.如權(quán)利要求1所述的一種用于模壓制品檢測的光纖光柵傳感器嵌件，其特征是:所述溫度光纖光柵、應(yīng)變光纖光柵平行排列，兩者的光柵單元區(qū)位置相對應(yīng)，共同組成一個兼具溫度和應(yīng)變測量功能的光柵對。4.如權(quán)利要求1所述的一種用于模壓制品檢測的光纖光柵傳感器嵌件，其特征是:所述溫度光纖、應(yīng)變光纖上均有多個光柵單元區(qū)，每個光柵單元區(qū)都是一個獨立的傳感器。5.如權(quán)利要求4所述的一種用于模壓制品檢測的光纖光柵傳感器嵌件，其特征是:所述光柵單元區(qū)長度為5-20mm，且具有不同的中心波長，中心波長從光纖傳感器一端依次遞增，增量大于3nm。6.如權(quán)利要求1所述的一種用于模壓制品檢測的光纖光柵傳感器嵌件，其特征是:所述溫度光纖光柵的光柵單元區(qū)外部套有保護管，并在管口膠封，使其光柵單元區(qū)與外界材料隔離，柵區(qū)中心波長變化僅與溫度相關(guān)，實現(xiàn)溫度測量。7.如權(quán)利要求1所述的一種用于模壓制品檢測的光纖光柵傳感器嵌件，其特征是:所述連接器包括內(nèi)埋接頭和外接插頭，內(nèi)埋接頭內(nèi)連光纖光柵，外接插頭外接信號采集設(shè)備，所述內(nèi)埋接頭在溫度光纖光柵、應(yīng)變光纖光柵的端部，位于模壓制品邊緣部位，內(nèi)埋接頭隱藏于模壓制品內(nèi)部。8.如權(quán)利要求1所述的一種用于模壓制品檢測的光纖光柵傳感器嵌件，其特征是:所述溫度光纖光柵、應(yīng)變光纖光柵既可以同時封裝組成光柵對，也可以單獨封裝溫度光纖光柵或應(yīng)變光纖光柵的其中之一。9.一種基于如權(quán)利要求1-8中任一項所述的傳感器嵌件的制造方法，其特征是:包括以下步驟: (1)選擇摻入光敏性材料的光纖，通過熱擠出、注塑、涂覆和纏繞成型工藝，使光纖外周形成一定厚度的保護層； (2)截取設(shè)定長度的具有保護層的光纖，根據(jù)檢測要求按照設(shè)定的間距，剝?nèi)ピO(shè)定數(shù)量、設(shè)定長度的光纖外層塑料保護層，形成若干個光柵單元區(qū)，分別在每個光柵單元區(qū)的中心刻制不同中心波長的光柵，形成若干個光纖光柵傳感器單元； (3)在光柵單元區(qū)外套保護管，保護管管口和光纖之間的間隙膠封，形成溫度光纖光柵，選取未外套保護管的光纖光柵作為應(yīng)變光纖光柵； (4)根據(jù)制品尺寸，制作光柵封裝器模具，將溫度光纖光柵、應(yīng)變光纖光柵按照一定間距平行排列，放入同一光柵封裝器模具中，使光柵單元區(qū)位于光柵封裝器內(nèi)部，在模具中澆注熱塑性塑料熔體，熔體冷卻后即完成光柵封裝； (5)把光柵封裝器脫模，分別在溫度光纖光柵和應(yīng)變光纖光柵的端部接上連接器的內(nèi)埋接頭。10.如權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征是:所述步驟(4)中，光柵封裝器模具型腔的長度大于光柵單元區(qū)的長度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于模壓制品檢測的光纖光柵傳感器嵌件及其制造方法，嵌件包括溫度光纖光柵、應(yīng)變光纖光柵、光柵封裝器、保護層和連接器，其中：溫度光纖光柵、應(yīng)變光纖光柵并排設(shè)置，均包括若干個間隔設(shè)置的傳導(dǎo)光纖和光柵單元區(qū)，溫度光纖光柵、應(yīng)變光纖光柵上設(shè)置有保護光柵單元區(qū)的光柵封裝器，所述傳導(dǎo)光纖外部包裹有保護層，溫度光纖光柵、應(yīng)變光纖光柵的端部設(shè)置有連接器。本發(fā)明在制品模壓成型過程中可以便捷可靠地植入，從而把溫度傳感器和應(yīng)變傳感器內(nèi)埋于制品中，并可定位傳感器，能夠保證傳感器在模壓成型的高溫高壓條件下的存活，并且傳感器無縫嵌入制品內(nèi)部，能夠顯著提高傳感器的測量精確度和使用壽命。
【IPC分類】G01B11/16, G01K11/32
【公開號】CN105628249
【申請?zhí)枴緾N201510969038
【發(fā)明人】賈玉璽, 郭云力, 安立佳, 董琪, 高琳琳, 葉慧, 王慶林, 周勇
【申請人】山東大學(xué), 中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月21日