[发明专利]一种用金刚石密封的光纤光栅传感装置及其制作方法

说明书

本发明涉及一种用金刚石密封的光纤光栅传感装置及其制作方法，所述装置采用高温退火处理过的光纤光栅，采用镀金属工艺制作的镀金属光栅，采用盐浴法制作镀金属金刚石；将镀好金属的光栅放置于设计好的热压模具内，在模具内的镀金属光栅上下两个方向，逐层铺上金属箔片和镶有镀金属金刚石颗粒的金属网；最后通过真空热压后一体成型，成型后其内金刚石呈高密度层状分布，一方面其密封性好，能最大限度保障内部光纤光栅不受外界环境的渗透侵蚀，同时由于金刚石本身化学稳定性强、耐酸碱、耐腐蚀，用金刚石密封的装置外壳能天然抵御外界侵蚀；而且金刚石硬度高，能有效对抗外界物体的碰撞；同时该制作工艺简单，设备简单，重复性好，适用于批量生产。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种光纤光栅传感装置及其制作方法，尤其是一种用金刚石密封的光纤光栅传感装置及其制作方法。

背景技术

光纤主要由石英玻璃制成，而利用光纤作为传输介质和制作元件的光纤传感器，有其独特的优势，通过不同的密封材料和工艺设计，可以实现多种物理量(如温度、应变、振动、位移、扭矩等)的测量。光纤光栅传感器有精度高、长期稳定性好、抗电磁干扰、抗机械疲劳等优点，是电类传感器的理想替代品。

近年来随着交通智慧网络的发展，光纤光栅传感技术被广泛应用于路桥隧的健康监测体系当中，但普通的光纤光栅密封技术，在恶劣天气、自然灾害等特殊环境中抵御物理碰撞、酸碱盐侵蚀以及高低温环境等方面还是表现得十分不足；另外目前光栅传感器常用的密封方式是结构件组装，而结构件之间的缝隙却难免被空气中的(酸碱盐等)腐蚀性物质渗透，日积月累之下，极易对密封在其内部的光栅造成损坏，从而影响传感器的灵敏度，缩减传感器的使用寿命。

自然界中，金刚石是在地球深处高温(1800℃)、高压(7万个大气压)条件下形成的，碳原子间结构十分牢固且作规律性排列，因此金刚石具有高硬度、高熔点、高绝缘性、化学稳定性、耐酸碱腐蚀性等特性；如今金刚石已实现人工生产，若能用金刚石密封光纤光栅的同时，又能最大限度的提高封装工艺的密闭性，那么抵御上述恶劣条件的一系列问题也就迎刃而解。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种光纤光栅传感装置及其制作方法，尤其是一种用金刚石密封的光纤光栅传感装置及其制作方法，其目的在于，利用金属在高温熔融状态下的流动性，通过真空热压，使高密度均匀分布的镀金属金刚石颗粒，与镀金属光纤光栅之间紧密结合起来，并将多余的金属液体和空气挤出。

最终金刚石密封的光纤光栅传感装置是一体成型的，其内金刚石呈高密度层状分布：一方面其密封性好，能最大限度保障内部的光纤光栅不受外界环境的渗透侵蚀；同时金刚石本身熔点高、硬度高、化学稳定性强、耐酸碱腐蚀，是以用金刚石密封的传感器外壳，不仅能天然抵御外界的碰撞，同时也拥有优秀的耐酸碱、耐腐蚀以及耐高低温性能。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种使用金刚石密封的光纤光栅传感装置，包括光纤光栅和金刚石，所述光纤光栅用高温退火处理过的光纤光栅，其采用镀金属工艺制作的镀金属光栅；所述金刚石采用盐浴法制作的镀金属金刚石；将镀好金属的光栅放置于设计好的热压模具内，在模具内的镀金属光栅以上下两个方向，分别逐层铺上金属箔片和镶有镀金属金刚石颗粒的金属网，并通过真空热压处理后，使金刚石在光纤上下呈高密度均匀层状分布。

优选地，所述热压模具设置有热压底座、光纤及其固定夹具、热压模具配套的上压盖和热压设备上压头，所述热压设备上压头加装加压源。

同时本发明提供了一种用金刚石密封的光纤光栅传感装置的制作方法。

优选地，本申请的用金刚石密封的光纤光栅传感装置的制作方法的技术方案，包括以下步骤：

S1，在光纤光栅表面镀层金属；

S2，在金刚石颗粒表面镀层金属；

S3，在设计好的热压模具内放置镀好金属的光纤光栅；