[发明专利]一种内嵌空气泡的聚合物填充型光纤温度传感器制备方法

说明书

一种内嵌空气泡的聚合物填充型光纤温度传感器制备方法，选择毛细管和单模光纤，使用切刀将毛细管和单模光纤的端面切割平整；将单模光纤的涂敷层剥去，把单模光纤用酒精擦拭干净，把去除了涂敷层的单模光纤从毛细管左侧插入；取一滴PDMS胶滴在毛细管和单模光纤接口处，通过毛细管力的作用沿缝隙流向SMF的端面，在SMF端面上形成胶腔；将单模光纤抽插一次但不要拔出，在光纤端面与胶腔之间形成一个气腔；将结构静置一段时间，等到光纤端面与气腔之间再次形成一个胶腔，形成复合F‑P腔后，放入温箱中进行固化，得到内嵌空气泡的聚合物填充型光纤温度传感器。本发明能够实现传感器结构对温度的高灵敏度响应，且该结构具有制作难度小，成本低的优势。

技术领域

本发明属于光纤传感器件制作与应用技术领域，特别涉及一种内嵌空气泡的聚合物填充型光纤温度传感器制备方法。

背景技术

近年来，光纤传感器因其抗电磁干扰、高灵敏度、高集成化、易网络化等独特优势，成为了传感领域研究的热点。但传统的全光纤传感结构由于光纤材料本身固有性质的限制，例如低热光系数、低热膨胀系数、高杨氏模量等，导致其对温度、倾角、电场等外界环境参数的改变不敏感。光纤微加工虽然可以提升光纤传感器的性能，但对于一些环境参量并不敏感，为满足各领域对于光纤传感的要求，人们开始尝试将一些对测量参数灵敏的材料添加在光纤上，通过测量参数与敏感材料反应，改变光在光波导中传输情况，通过对光纤中变化量的分析，实现了对测量参数的测量。将敏感材料与光纤微结构结合，不但提高了传感器的灵敏度，同时拓展了传感器的应用范围。

此外，基于光纤干涉原理制作的干涉型光纤传感器，如光纤法布里-帕罗干涉仪(FPI)，由于本身结构灵活多样、精度高、高反射率等优点被广泛应用在光纤传感检测领域。目前，利用基于全光纤的FPI和光纤光栅的传感器对温度的测量的技术已经非常成熟，但是其响应灵敏度也仅限于光纤水平，且制作成本较高，且工艺繁琐。此外，已知的增敏材料与光纤微结构复合制成的光纤传感器结构，虽然显著提高了光纤温度传感器的灵敏度，但制作难度大且成本极高。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种内嵌空气泡的聚合物填充型光纤温度传感器制备方法，在一段毛细管内部使用PDMS胶制作密闭的复合F-P腔，通过利用固化后PDMS有较高的热膨胀系数以及复合腔的光谱叠加，能够实现传感器结构对温度的高灵敏度响应，且该结构具有制作难度小，成本低的优势。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种内嵌空气泡的聚合物填充型光纤温度传感器制备方法，包括以下步骤；

步骤一：选择一段毛细管和一段单模光纤，使用切刀将毛细管和单模光纤的端面切割平整；

步骤二：将单模光纤一端的涂敷层剥去，并将剥去涂敷层的一端插入至毛细管中；

步骤三：将配好的PDMS胶，静置一段时间，待气泡完全消失后，取一滴PDMS胶滴在毛细管和单模光纤接口处，通过毛细管力的作用沿缝隙流向SMF的端面，在SMF端面上形成胶腔；

步骤四：将单模光纤抽插一次但不拔出，在这一过程中，通过压缩毛细管中的空气，在光纤端面与胶腔之间形成一个气腔；

步骤五：将结构静置一段时间，让滴在毛细管和单模光纤接口处的PDMS胶，通过毛细管力继续沿缝隙流向SMF的端面，等到光纤端面与气腔之间再次形成一个胶腔，形成复合F-P腔后，放入温箱中进行固化，得到内嵌空气泡的聚合物填充型光纤温度传感器。

所述毛细管长10mm-15mm，外径250μm，内径150μm，单模光纤为Corning SNF-28,内径8.2μm，包层直径125μm，切刀为FITEL S326。

所述步骤二单模光纤从毛细管左侧插入长度约为5mm。