[发明专利]一种可调谐中心波长的光纤光栅声发射传感器封装方法

说明书

技术领域

本发明属于传感器封装的技术领域，具体涉及一种可调谐中心波长的光纤光栅声发射传感器封装方法，该方法封装完成的传感器主要用于实现窄带光源声发射系统的多通道检测。

背景技术

光纤光栅传感技术是传感家族中的新成员，它正以传统电传感器无法比拟的独特优势飞速发展，刷新着人们在传感领域的传统观念。光纤光栅抗电磁干扰、耐腐蚀、轻巧、灵敏度高、便于复用和组网等优点使它能代替传统的在强电磁干扰等恶劣环境中，在大型结构多点健康检测等方面得到广泛应用。

目前国际上有采用可调谐窄带光源方案实现光纤光栅声发射信号的单通道检测技术，用该技术检测光纤声发射信号具有信噪比高，灵敏度高，可靠性高等优点，但是其无法实现多通道检测，一次只能检测一个点，这就大大限制了其传感器的分布式检测能力，声发射信号是由机体发生断裂产生的超声波信号，机体内向各个方向传播，在只能检测一个点的情况的下，就无法实现其定位声发射源。可调谐窄带光源的方案不能实现多通道光纤光栅传感的根本原因是，窄带光的中心波长要与光纤光栅反射光的3dB处的波长一致，要实现两通道或者更多通道，就必须取多个反射中心波长完全一致的光纤光栅，波长精度必须到达0.01nm量级，目前制作光栅的工艺条件下，其反射中心波长的精度只能到达0.5-1nm量级，因此几乎无法找到两个发射中心波长完全一致的光纤光栅。本发明为了解决这个难题，提出了一种可调谐光纤光栅的反射中心波长的方案，只要已知一个光栅的反射中心波长，就可以利用这种封装方案，把另外一个光栅的中心波长调节到和已知光栅的中心波长一致，调节精度可以达到0.1nm，这样便可实现多通道传感。

光纤光栅调谐中心波长原理：调节封装好的传感器两个螺丝，同时向相反方向调节，铁片便发生弯曲，封装在铁片上的光纤光栅传感器感受铁片的应变，中心波长发生漂移，用光谱仪观看其频谱，铁片弯曲方向不同，中心波长漂移方向也不同，根据需要可以将光纤光栅的中心波长调谐至合适的位置。

多通道传感的实现：取相近的中心波长传感器若干，按照上述封装方法封装好，以其中一个光栅的中心波长作为基准，将其他传感器的中心波长都调谐至此中心波长处，采用窄带光源方案，将窄带光用耦合器分光，每束光的中心波长都和传感器的中心波长3dB点一致，将各个传感器贴于被测物体表面，就可实现分布式传感；如果被测物体发生裂纹，产生生发射信号，多路传感器的都能检测到此信号，声发射信号经过有机玻璃，机油，传递至铁片，由光栅捕获信号，经过信号解调，便实现了声发射信号的多通道传感。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提供一种可调谐中心波长的光纤光栅声发射传感器封装方法，该方法主要用于光纤光栅多通道传感，便于对声发射源的定位，封装后的光纤光栅传感器灵敏度和可靠性好，能够长期稳定的正常工作的优点。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种可调谐中心波长的光纤光栅声发射传感器封装方法，实现步骤如下：

步骤（1）、将光纤布拉格光栅用胶水黏贴于铁片的中心位置，然后将光纤布拉格光栅的一端与声发射传感系统的输入光纤相熔接，其中铁片的尺寸为5mm×50mm×1mm；

步骤（2）、取两块相同有机玻璃，尺寸为15mm×16mm×2mm，其中一片的16mm边的一侧中心位置开一个1mm×5mm×2mm的槽，将铁片的一端嵌入槽中，光纤信号输入线从槽中引出，再用胶涂覆固定铁片；

步骤（3）、取一块有机玻璃基底，基底的尺寸为20mm×60mm×2mm，将上述两块有机玻璃黏贴在有机玻璃基底20mm边的两对边边缘；

步骤（4）、取两块相同的有机玻璃，其尺寸为15mm×60mm×2mm，在其长边的底部，离一侧边45mm处，加工一个Ф6mm×2mm的通孔，把M2.5的螺母嵌入其中用胶固定，将两块有机玻璃固定在有机玻璃基底长边的边缘，再将M2.5的螺丝拧入，让螺丝底部同时接触到铁片停止；

步骤（5）、将液体超声耦合剂注入由有机玻璃基底和四片有机玻璃组成的槽中，注满后，取一块与基底相同尺寸的有机玻璃加盖在槽上，用胶水固定，形成封闭结构。

优选的，所述液体超声耦合剂为机油。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）、本发明提出的封装方法，可以实现窄带光源光纤光栅声发射方案的多通道传感，封装后的光纤光栅灵敏度和可靠性好，能够长期稳定的正常工作，能够实现对声源的定位。