超低溫高真空光纖傳感器探頭的製作方法

2023-05-30 21:28:26 3

專利名稱：超低溫高真空光纖傳感器探頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及光纖傳感技術領域，更具體的說是在超低溫和高真空等特殊環境條件下進行傳感的光纖傳感器探頭，其是用於特殊環境條件下傳感的關鍵元件。
背景技術：
在光纖傳感技術中，廣泛使用光纖陣列作為傳感器的探頭。利用光纖陣列中的一根光纖作為光纖傳感信號的發送，其它兩路或多路光纖作為傳感信號的接收。通常為了實現更好和更穩定的傳感和探測效果，光纖探頭中的陣列光纖是以特定方式排列並固定在一個金屬或某種固體材料之中。目前這項技術已經在日常傳感和探測中得到廣泛應用和認可，而且隨著該項技術的推廣，一些超低溫和高真空的特殊環境條件也有使用這種光纖傳感器進行傳感和探測的需求，但是由於光纖傳感器探頭中的光纖本身是用石英或塑料作為原材料，所以常採用環氧膠或類似粘結劑以便提供支撐和固定，這一固定方式在日常環境條件下使用沒有任何問題，但是當遇到超低溫和高真空狀態的環境，環氧膠或類似粘結劑的性能會發生變化，這種變化會引起光纖陣列相對位置變動，最終導致傳感器失效，限制了光纖傳感器在這種特殊環境條件下的使用。

發明內容
為了解決以上問題，本發明目的在於提供一種可在超低溫高真空環境條件下使用的光纖傳感器探頭，通過採用全金屬化技術，將光纖用焊錫來進行固定，實現在超低溫高真空的極端環境條件下可以穩定和可靠使用的光纖傳感器探頭。本發明解決其技術問題的技術方案是本發明是一種超低溫高真空光纖傳感器探頭，包括一光纖陣列；—光纖陣列定位金屬套，該光纖陣列定位金屬套選用可閥材料或銅，為一端帶有公螺紋的金屬實體，該光纖陣列定位金屬套的軸心或內部開有一光纖陣列固定孔，用於光纖陣列的定位和焊接；一光纖陣列保護金屬套，該光纖陣列保護金屬套選用可閥材料或銅，為一端帶有母螺紋的金屬實體，該光纖陣列保護金屬套的內部開有一光纖陣列保護孔，光纖陣列穿過該光纖陣列保護金屬套的光纖陣列保護孔。其中光纖陣列是多根一端經過光纖金屬化處理可進行焊接的石英光纖或塑料光纖組成，光纖陣列成並行排列或以一根光纖在中間其它光纖環繞的形式進行排列。其中光纖陣列定位金屬套的外形是圓柱體，或根據傳感需求加工成任意形狀以方便與傳感系統進行配合，光纖陣列固定孔的形狀與光纖陣列外形一致，為間隙配合，在光纖陣列固定孔表面鍍金。其中光纖陣列的金屬化端放入光纖陣列定位金屬套的光纖陣列固定孔後用焊錫固定。
其中光纖陣列保護金屬套的外形是圓柱體，或根據傳感需求加工成任意形狀以方便與傳感系統進行配合。其中光纖陣列穿過該光纖陣列保護金屬套的光纖陣列保護孔內，用粘結劑將光纖陣列固定，使光纖陣列得到有效支撐和保護。其中粘結劑是選用環氧膠或紫外固化膠或黑膠。其中光纖陣列定位金屬套與光纖陣列保護金屬套通過公螺紋與母螺紋連接固定到一起，或用雷射進行焊接進一步提高該傳感器探頭的可靠性。本發明的有益效果是採用這種全金屬化固定焊接的光纖傳感器探頭能夠在超低溫和高真空條件下保持結構的穩定，從而滿足特殊環境條件下的傳感探測需求，最終實現特殊環境條件下進行光纖傳感探測的目的。


為進一步說明本發明的技術內容，以下結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，其中圖1是本發明超低溫高真空光纖傳感器探頭的頂視圖。圖2是本發明超低溫高真空光纖傳感器探頭的側視剖面圖。
具體實施例方式請參閱圖1，及圖2，本發明一種超低溫高真空光纖傳感器探頭，包括一光纖陣列1，將該光纖陣列1中所使用光纖的一端預先需要經過光纖金屬化處理，該處理方法可以在光纖表面形成金屬覆層，該金屬覆層可以是金或銀或鉻，該金屬覆層可以使原本無法用焊錫焊接的石英光纖或塑料光纖用焊接的方式固定，將處理過的光纖通過特製夾具並行排列或以一根光纖在中間其它光纖環繞的形式進行排列並夾持；一光纖陣列定位金屬套2，該光纖陣列定位金屬套2為一金屬實體，該金屬實體可以是可閥材料或銅，如果選用可閥材料需要在加工結束後進行表面鍍金處理以方便焊接， 其外形可以加工成圓柱體，也可以根據傳感需求加工成任意形狀以方便與傳感系統進行配合，通過精密機械加工在金屬實體的一端加工出公螺紋22，並在金屬實體的軸心或內部按光纖陣列1的分布和形狀加工出光纖陣列固定孔21，該光纖陣列固定孔21為通孔與光纖陣列1為間隙配合，所述光纖陣列1的金屬化端通過特製夾具放入光纖陣列定位金屬套2的光纖陣列固定孔21後用焊錫固定，然後通過分步拋磨法將光纖陣列1和光纖陣列定位金屬套2的共端面進行拋磨，形成光潔度較高的端面；一光纖陣列保護金屬套3，該光纖陣列保護金屬套3通過機械加工成為一端帶有母螺紋31的金屬實體，其外形可以加工成為圓柱體，也可以根據傳感需求加工成任意形狀以方便與傳感系統進行配合，該光纖陣列保護金屬套3的軸心方向或內部通過機械加工， 加工出一光纖陣列保護孔32通孔，該光纖陣列保護孔32的直徑要大於光纖陣列的外圍尺寸，將光纖陣列1未做金屬化加工的一端穿過光纖陣列保護金屬套3的光纖陣列保護孔32， 然後將光纖陣列保護金屬套3的母螺紋31與光纖陣列定位金屬套2的公螺紋22通過螺紋連接，將光纖陣列定位金屬套2與光纖陣列保護金屬套3固定在一起，可以再用雷射進行焊接加固，進一步提高傳感器探頭的可靠性。後將粘結劑4注入光纖陣列保護孔32並根據固化條件將粘結劑固化，使得光纖陣列1在光纖陣列保護孔32內得到有效支撐和保護，所述粘結劑4可以是環氧膠或紫外固化膠或黑膠。 以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種超低溫高真空光纖傳感器探頭，包括一光纖陣列；一光纖陣列定位金屬套，該光纖陣列定位金屬套選用可閥材料或銅，為一端帶有公螺紋的金屬實體，該光纖陣列定位金屬套的軸心或內部開有一光纖陣列固定孔，用於光纖陣列的定位和焊接；一光纖陣列保護金屬套，該光纖陣列保護金屬套選用可閥材料或銅，為一端帶有母螺紋的金屬實體，該光纖陣列保護金屬套的內部開有一光纖陣列保護孔，光纖陣列穿過該光纖陣列保護金屬套的光纖陣列保護孔。
2.根據權利要求1所述的超低溫高真空光纖傳感器探頭，其中光纖陣列是多根一端經過光纖金屬化處理可進行焊接的石英光纖或塑料光纖組成，光纖陣列成並行排列或以一根光纖在中間其它光纖環繞的形式進行排列。
3.根據權利要求1所述的超低溫高真空光纖傳感器探頭，其中光纖陣列定位金屬套的外形是圓柱體，或根據傳感需求加工成任意形狀以方便與傳感系統進行配合，光纖陣列固定孔的形狀與光纖陣列外形一致，為間隙配合，在光纖陣列固定孔表面鍍金。
4.根據權利要求1所述的超低溫高真空光纖傳感器探頭，其中光纖陣列的金屬化端放入光纖陣列定位金屬套的光纖陣列固定孔後用焊錫固定。
5.根據權利要求1所述的超低溫高真空光纖傳感器探頭，其中光纖陣列保護金屬套的外形是圓柱體，或根據傳感需求加工成任意形狀以方便與傳感系統進行配合。
6.根據權利要求1所述的超低溫高真空光纖傳感器探頭，其中光纖陣列穿過該光纖陣列保護金屬套的光纖陣列保護孔內，用粘結劑將光纖陣列固定，使光纖陣列得到有效支撐和保護。
7.根據權利要求5所述的超低溫高真空光纖傳感器探頭，其中粘結劑是選用環氧膠或紫外固化膠或黑膠。
8.根據權利要求1所述的超低溫高真空光纖傳感器探頭，其中光纖陣列定位金屬套與光纖陣列保護金屬套通過公螺紋與母螺紋連接固定到一起，或用雷射進行焊接進一步提高該傳感器探頭的可靠性。
全文摘要
一種超低溫高真空光纖傳感器探頭，包括一光纖陣列；一光纖陣列定位金屬套，該光纖陣列定位金屬套選用可閥材料或銅，為一端帶有公螺紋的金屬實體，該光纖陣列定位金屬套的軸心或內部開有一光纖陣列固定孔，用於光纖陣列的定位和焊接；一光纖陣列保護金屬套，該光纖陣列保護金屬套選用可閥材料或銅，為一端帶有母螺紋的金屬實體，該光纖陣列保護金屬套的內部開有一光纖陣列保護孔，光纖陣列穿過該光纖陣列保護金屬套的光纖陣列保護孔。
文檔編號G01D5/353GK102175276SQ20111002512
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月24日 優先權日2011年1月24日
發明者劉宇, 孫可, 滿紅偉, 王欣, 祝寧華, 袁海慶, 謝亮 申請人:中國科學院半導體研究所