[实用新型]一种嵌入式光纤光栅传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，尤其是适用于桥梁、石油、化工、电力等行业的设备上的一种嵌入式光纤光栅传感器及制作方法。

背景技术

光纤光栅传感器因其本征绝缘、寿命长、体积小、无源的特点，应用较多，同时其固定方式对传感器可靠、稳定、准确运行有直接关系，并直接影响到被安装设备和物体的美观、可靠性。传统的光纤光栅传感器一般采用表贴安装方式，如采用胶粘、扎带固定、胶带粘贴等，而这类方法因为未和被安装设备有机结合，随着时间、外力等因素影响后会产生脱落、数据采集不准的问题，以及也存在安装调试工作量大，并且接口单一无法灵活拆卸等问题。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的传感器安装工作量大、表贴容易脱落、无法与被安装设备有机结合、传感器采样误差大、不准确等缺陷和问题，提供了一种可方便牢靠固定、嵌入式安装、不受环境腐蚀、机械性能好、接口灵活、精确传输光传感信号的嵌入式光纤光栅传感器。为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：该嵌入式光纤光栅传感器，包括对光栅进行封装的传感嵌件、光栅、光纤、跳线、标准法兰及保护盖帽，光纤外套有白套管，白套管的外部依次套装黑色的第一热缩管、第二热缩管、第三热缩管、第四热缩管及第五热缩管；且第五热缩管将传感嵌件和跳线连接在一起，形成光纤光栅传感器。白套管、黑色热缩管用来增强绝缘及机械性能。所述传感嵌件是铜材质制成，并设有螺纹，将光栅放到其中保护起来。所述光栅是由和光纤粗细一样的玻璃纤维构成，光栅与带接头的光纤熔接成为一体。所述标准法兰采用FC/APC接口法兰。所述保护盖帽采用铝制材料制成，中心设有英制螺纹，将标准法兰的接口封盖起来。

本实用新型由于光纤光栅封装在了传感嵌件中，传感嵌件采用铜材质，其机械性能、传感器性能好，提高了传感器的数据采集精度和采集速度；传感嵌件设螺纹，在固定时采用螺纹固定方式，可以更好地与被测设备融合，而且螺纹方式安装拆换方便，大大提高安装施工效率；由于本实用新型在跳线和光栅上套装有1层白色套管、5层热缩管，可很好的保护中间的光纤光栅，使光纤不仅不易受环境腐蚀，而且机械性能较好，光纤不易折断，也保证了传感器的美观性，更有利于传感器进行热浇注、安装固定等后续工艺的处理，降低了产品封装实现的废品率，节约了生产成本，有利于推广应用；本实用新型采用标准的FC/APC法兰接口，使传感器更容易连接调试和测试，无需现场熔接光纤，这样保证了传感器光信号传输的灵活性，降低了工程调试的复杂度，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是光纤光栅的封装结构示意图；

图中：1、传感嵌件，2、光栅，3、光纤，4、跳线，5、标准法兰，6、保护盖帽，7、第一热缩管，8、第二热缩管，9、第三热缩管，10、第四热缩管，11、第五热缩管，12白套管，13、螺纹。

具体实施方式

   以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：参见图1-图2。该嵌入式光纤光栅传感器，包括对光栅进行封装的传感嵌件1、光栅2、光纤3、跳线4、标准法兰5及保护盖帽6，光纤3外套有白套管12，白套管12的外部依次套装黑色的第一热缩管7、第二热缩管8、第三热缩管9、第四热缩管10及第五热缩管11；且第五热缩管11将传感嵌件1和跳线4连接在一起，形成光纤光栅传感器。白套管、黑色热缩管用来增强绝缘及机械性能。所述传感嵌件1是铜材质制成，并设有螺纹13，将光栅2放到其中保护起来。所述光栅2是由和光纤3粗细一样的玻璃纤维构成，光栅2与带接头的光纤3熔接成为一体。所述标准法兰5采用FC/APC接口法兰。所述保护盖帽6采用铝制材料制成，中心设有英制螺纹，将标准法兰5的接口封盖起来。

本实用新型的原理说明如下：嵌入式光纤光栅传感器采用光纤光栅传感技术，即一种以光为载体、光纤为媒质、感知和传输外界信号、无源非电的新型传感技术。本传感器采用光纤光栅的布拉格反射原理来感知外界设备的物理值。即当光通过用紫外光的照射光纤形成的空间相位光栅时，光栅反射回的光中心波长信号即可携带外界物理值信息，因具有布拉格光栅中心波长的变化与外界物理值，如温度、压力、引力等呈线性关系，所以我们通过分析光波长信号即可感知外界设备的物理值。由于光纤本身的绝缘性能，光信号不因电磁环境影响，无源寿命长等特性，同时经过我们一定的封装，将光纤布拉格光栅浇注在设备中，或直接嵌入在设备中，不影响设备的正常使用。

   由上可见，本实用新型实现了一种留有标准接口，并可快速、方便、牢靠安装的光纤光栅传感器，其不仅能直接嵌入到机械设备、混凝土、化工材料中，实现对该系列设备和对象性能的监测，而且能够准确的传递光信号，而且降低了产品封装实现的费用率，节约了成产成本，提高了安装、调试、更换效率。由于本实用新型所制造出的嵌入式光纤光栅传感器能够采用螺纹方式固定，并留有标准法兰光纤接口，改变了原有表贴式传感器的的安装方式（胶粘、扎带固定、胶带粘贴等方式），及现场熔接光纤进行调试的麻烦工序，此发明安装方便、固定可靠、美观大方、调试简易、利于拆换，可直接解决传统传感器不牢靠、不稳定引起的安全隐患，对设备及系统运行提供了安全保障，也为国民经济的发展和广大人民群众的生活质量提供保障。该项目最直观的优势在于可以节省人力、财力，是对传统光纤光栅传感器固定方式、接口方式以及工程实施等方面的很大的创新。填补了该领域光纤光栅传感器产品的螺纹安装方式的空白。