[发明专利]一种光纤传感器无胶封装方法和光纤传感器

说明书

本发明公开了一种光纤传感器无胶封装方法和光纤传感器，该方法包括如下步骤：S1、准备基底材料：S2、将光纤传感器临时固定在基底材料其中一面上；S3、在基底材料表面滴入聚酰胺酸溶液，覆盖光纤传感器的待封装部位；S4、利用热固化工艺将所述聚酰胺酸溶液酰亚胺化，最终形成薄膜，所述薄膜将光纤传感器封装在基底材料上。本发明的无胶封装方法操作简便，光栅波形无明显变形，无需焊接操作，不存在应力不均匀问题，可有效保护、粘接光纤传感器。

技术领域

本发明涉及光纤传感器封装领域，尤其涉及一种光纤传感器无胶封装方法和光纤传感器。

背景技术

光纤传感器因具有质量轻、体积小、精度高、抗电磁干扰、多参量同时测量等优点被广泛应用于建筑、石化、电力、航天航空等领域，尤其在某些特殊的应用场合如油气检测环境、强电磁环境、易燃易爆环境中，光纤传感器是一种常见物理量(如温度、湿度、应变、振动、位移、加速度等)测量的不二选择。

目前对于光纤传感器的封装(含固定和保护两部分)仍主要利用有机胶封装，其中采用环氧类粘接剂尤为常见。这种用胶封装的方式带来许多问题，如环氧类粘接剂存在长期蠕变、老化缺点、在高温环境下不适用、实际操作可控性和工艺稳定性差等问题，极大限制了光纤传感器的使用范围。而对于光纤传感器的无胶封装目前采用的方法是光纤表面金属化处理，即通过化学镀、化学气相沉积、等离子体沉积、磁控溅射等方式在光纤表面附上一层金属材料涂覆层，然后通过焊接等方法将其固定于被测金属试件表面。

光纤表面金属化虽彻底改变了光纤保护、粘接必须依靠胶粘剂的局面，但其仍存在问题：第一，光纤表面金属化形成的金属膜在微观上存在缺陷、孔洞、颗粒状等，容易导致光纤传感器受到不均匀应力的影响从而导致波形发生形变；第二，焊接点局部温度过高，焊接应力分布不均等问题；第三，光纤表面金属化后的金属膜容易受到空气和酸碱腐蚀，不能长时间有效保护光纤传感器。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供一种光纤传感器无胶封装方法和光纤传感器，以解决光纤传感器封装时面临的操作复杂、受到不均匀应力和受酸碱腐蚀问题。

本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决：

一种光纤传感器无胶封装方法，包括如下步骤：S1、准备基底材料；S2、将光纤传感器临时固定在基底材料其中一面上；S3、在基底材料表面滴入聚酰胺酸溶液，覆盖光纤传感器的待封装部位；S4、利用热固化工艺将所述聚酰胺酸溶液酰亚胺化，最终形成薄膜，所述薄膜将光纤传感器封装在基底材料上。

进一步的，所述基底材料是如下中的至少一者：铝及其铝合金片或块、不锈钢片或块、聚酰亚胺薄膜；所述步骤S1包括：在基底材料上的需要滴入聚酰胺酸溶液的面进行除油和粗化处理。

进一步的，所述步骤S2包括：将待封装的光纤传感器的一端用高温胶带临时固定在基底材料的第一预定位置，再将光纤传感器的另一端先拉直平压在基底材料上，再用高温胶带将其临时固定在基底材料的第二预定位置。

进一步的，所述步骤S4包括：将表面滴入有聚酰胺酸溶液的基底材料放入干燥箱进行热固化工艺处理，所述热固化工艺过程为：从室温升至65-100℃维持0.5-2小时，再将温度升至为120-180℃维持0.5-2小时，再将温度升至200-250℃维持1-4小时，然后让其自然冷却至室温。

进一步的，在所述步骤S4之后，撤去之前临时固定光纤传感器的高温胶布。

进一步的，所述光纤传感器的制作方法包括：将普通单模光纤进行载氢处理，使氢分子扩散到光纤的包层和纤芯中。

进一步的，所述光纤传感器的制作方法还包括：借助准分子激光器和相位掩模板刻写光栅。