[发明专利]智能服装用光纤光栅聚合物封装温度传感器制作方法

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及到用于智能服装中对人体温度进行检测的采用聚合物封装的光纤光栅温度传感器。

背景技术

光纤光栅传感器可以埋覆在被测物体和材料内部对压强、温度、应力、应变、流速、流量等诸多物理量进行接收转换成电信号输出的一种器件，其检测原理是由被测体上述物理量的变化而引起光纤光栅反射或透射光谱的波长偏移、相位变化、偏振态变化及强度变化，通过解调这些光谱变化而达到对被测物理量的检测目的。由于光纤光栅具有耐久性好、抗电磁干扰、单端输入、体积小、准分布测量、抗潮湿、与强度信息无关等许多优点，从20世纪90年代以来在国际上成为了一种新兴的基础性光纤传感器件，可广泛应用于许多场合，对传统的传感器形成了替代趋势。人们竭力地探索光纤光栅在传感方面的应用。美国、加拿大、日本和德国在民用建筑工程、医疗、环保及航空测试等领域进行了广泛深入的研究和开发应用。

光纤光栅温度传感器与传统的传感器相比有很多优点，如灵敏度高、体积小、耐腐蚀、抗电磁辐射、光路可弯曲、便于实现遥测等。但是由于裸光纤光栅机械强度低并且热膨胀系数较低，用它直接作为温度传感器来测量温度非常困难。利用光纤光栅制作温度传感器，其温度灵敏度是应重点考虑的一个关键技术参数。因此，用大热膨胀系数的聚合物对裸光纤光栅进行封装以提高其机械强度和温度灵敏度是很有意义的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光纤光栅技术的聚合物封装温度传感器，解决了现有的电类温度传感器易受外界电磁干扰影响、测量精度不高，以及裸光纤光栅易断、易受外界应力影响、温度灵敏度系数不高等缺点。

本发明所采用的技术方案是：采用聚合物封装光纤光栅。封装的具体做法是，首先配比聚合物。将不饱和聚酯树脂、过氧化甲乙酮和环烷酸钴液以100∶5∶2的比例混合。然后，将混合好的聚合物分别注入两个外直径为6mm，内直径为4mm的半圆柱形模具中，待固化后取出，得到两个直径为4mm的半圆柱形的聚合物。接着，用工具在两个半圆柱形的中心线上磨出一道凹槽，将裸光纤光栅也涂覆上液状聚合物后置于凹槽内。最后，用工具固定两个半圆柱体直到固化。本发明使用的聚合物的热膨胀系数远远大于裸光纤光栅，这种结构有效的提高了传感器的温度灵敏度系数。把光纤光栅固定在圆柱体中心线上，不仅可以隔绝光纤的轴向应变，还可避免出现多峰值现象，有效的减少了外界应变的干扰。

本发明的效果和益处是，该温度传感器克服了传统电类传感器的固有缺点以及裸光纤光栅易断、易受外界应力影响、温度灵敏度系数不高等缺点，体积小、测量精度高，而且在一根光纤上布置多个传感器可对多点进行准分布式温度测量。这种新型光纤光栅聚合物封装传感器结构十分简单，造价低廉，操作方便，而且封装后的传感器温度灵敏度系数得到了很大的提高，可广泛适用于各种工作环境下的温度测量中。

附图说明

图1是光纤光栅聚合物封装温度传感器侧向剖面示意图；

图2是光纤光栅聚合物封装温度传感器切向剖面示意图；

图3是封装工艺流程示意图。

图4是封装前后光纤光栅反射光谱图

图5是封装前后温敏特性曲线比较图

其中：

1：聚合物        2：光纤光栅

3：尼龙护套

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的最佳实施例。

本发明提出的新型光纤光栅聚合物封装温度传感器侧向剖面结构示意图如附图1所示，切向剖面结构示意图如附图2所示，封装操作流程示意图如附图3所示。封装的具体做法是，首先配比聚合物。将不饱和聚酯树脂、过氧化甲乙酮和环烷酸钴液以100∶5∶2的比例混合。然后，将聚合物分别注入两个外直径为6mm，内直径为4mm的半圆柱形模具中，固化后得到两个直径为4mm的半圆柱形的聚合物。接着，用工具在两个半圆柱形的中心线上磨出一道凹槽，将裸光纤光栅也涂覆上液状聚合物后置于凹槽内。最后，把两个半圆柱形合并成一个圆柱体，用工具固定直到圆柱体固化。