专利名称：超低温高真空光纤传感器探头的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤传感技术领域，更具体的说是在超低温和高真空等特殊环境条件下进行传感的光纤传感器探头，其是用于特殊环境条件下传感的关键元件。
背景技术：
在光纤传感技术中，广泛使用光纤阵列作为传感器的探头。利用光纤阵列中的一根光纤作为光纤传感信号的发送，其它两路或多路光纤作为传感信号的接收。通常为了实现更好和更稳定的传感和探测效果，光纤探头中的阵列光纤是以特定方式排列并固定在一个金属或某种固体材料之中。目前这项技术已经在日常传感和探测中得到广泛应用和认可，而且随着该项技术的推广，一些超低温和高真空的特殊环境条件也有使用这种光纤传感器进行传感和探测的需求，但是由于光纤传感器探头中的光纤本身是用石英或塑料作为原材料，所以常采用环氧胶或类似粘结剂以便提供支撑和固定，这一固定方式在日常环境条件下使用没有任何问题，但是当遇到超低温和高真空状态的环境，环氧胶或类似粘结剂的性能会发生变化，这种变化会引起光纤阵列相对位置变动，最终导致传感器失效，限制了光纤传感器在这种特殊环境条件下的使用。
发明内容
为了解决以上问题，本发明目的在于提供一种可在超低温高真空环境条件下使用的光纤传感器探头，通过采用全金属化技术，将光纤用焊锡来进行固定，实现在超低温高真空的极端环境条件下可以稳定和可靠使用的光纤传感器探头。本发明解决其技术问题的技术方案是本发明是一种超低温高真空光纤传感器探头，包括一光纤阵列；—光纤阵列定位金属套，该光纤阵列定位金属套选用可阀材料或铜，为一端带有公螺纹的金属实体，该光纤阵列定位金属套的轴心或内部开有一光纤阵列固定孔，用于光纤阵列的定位和焊接；一光纤阵列保护金属套，该光纤阵列保护金属套选用可阀材料或铜，为一端带有母螺纹的金属实体，该光纤阵列保护金属套的内部开有一光纤阵列保护孔，光纤阵列穿过该光纤阵列保护金属套的光纤阵列保护孔。其中光纤阵列是多根一端经过光纤金属化处理可进行焊接的石英光纤或塑料光纤组成，光纤阵列成并行排列或以一根光纤在中间其它光纤环绕的形式进行排列。其中光纤阵列定位金属套的外形是圆柱体，或根据传感需求加工成任意形状以方便与传感系统进行配合，光纤阵列固定孔的形状与光纤阵列外形一致，为间隙配合，在光纤阵列固定孔表面镀金。其中光纤阵列的金属化端放入光纤阵列定位金属套的光纤阵列固定孔后用焊锡固定。
其中光纤阵列保护金属套的外形是圆柱体，或根据传感需求加工成任意形状以方便与传感系统进行配合。其中光纤阵列穿过该光纤阵列保护金属套的光纤阵列保护孔内，用粘结剂将光纤阵列固定，使光纤阵列得到有效支撑和保护。其中粘结剂是选用环氧胶或紫外固化胶或黑胶。其中光纤阵列定位金属套与光纤阵列保护金属套通过公螺纹与母螺纹连接固定到一起，或用激光进行焊接进一步提高该传感器探头的可靠性。本发明的有益效果是采用这种全金属化固定焊接的光纤传感器探头能够在超低温和高真空条件下保持结构的稳定，从而满足特殊环境条件下的传感探测需求，最终实现特殊环境条件下进行光纤传感探测的目的。
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，其中图1是本发明超低温高真空光纤传感器探头的顶视图。图2是本发明超低温高真空光纤传感器探头的侧视剖面图。
具体实施例方式请参阅图1，及图2，本发明一种超低温高真空光纤传感器探头，包括一光纤阵列1，将该光纤阵列1中所使用光纤的一端预先需要经过光纤金属化处理，该处理方法可以在光纤表面形成金属覆层，该金属覆层可以是金或银或鉻，该金属覆层可以使原本无法用焊锡焊接的石英光纤或塑料光纤用焊接的方式固定，将处理过的光纤通过特制夹具并行排列或以一根光纤在中间其它光纤环绕的形式进行排列并夹持；一光纤阵列定位金属套2，该光纤阵列定位金属套2为一金属实体，该金属实体可以是可阀材料或铜，如果选用可阀材料需要在加工结束后进行表面镀金处理以方便焊接， 其外形可以加工成圆柱体，也可以根据传感需求加工成任意形状以方便与传感系统进行配合，通过精密机械加工在金属实体的一端加工出公螺纹22，并在金属实体的轴心或内部按光纤阵列1的分布和形状加工出光纤阵列固定孔21，该光纤阵列固定孔21为通孔与光纤阵列1为间隙配合，所述光纤阵列1的金属化端通过特制夹具放入光纤阵列定位金属套2的光纤阵列固定孔21后用焊锡固定，然后通过分步抛磨法将光纤阵列1和光纤阵列定位金属套2的共端面进行抛磨，形成光洁度较高的端面；一光纤阵列保护金属套3，该光纤阵列保护金属套3通过机械加工成为一端带有母螺纹31的金属实体，其外形可以加工成为圆柱体，也可以根据传感需求加工成任意形状以方便与传感系统进行配合，该光纤阵列保护金属套3的轴心方向或内部通过机械加工， 加工出一光纤阵列保护孔32通孔，该光纤阵列保护孔32的直径要大于光纤阵列的外围尺寸，将光纤阵列1未做金属化加工的一端穿过光纤阵列保护金属套3的光纤阵列保护孔32， 然后将光纤阵列保护金属套3的母螺纹31与光纤阵列定位金属套2的公螺纹22通过螺纹连接，将光纤阵列定位金属套2与光纤阵列保护金属套3固定在一起，可以再用激光进行焊接加固，进一步提高传感器探头的可靠性。后将粘结剂4注入光纤阵列保护孔32并根据固化条件将粘结剂固化，使得光纤阵列1在光纤阵列保护孔32内得到有效支撑和保护，所述粘结剂4可以是环氧胶或紫外固化胶或黑胶。 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种超低温高真空光纤传感器探头，包括一光纤阵列；一光纤阵列定位金属套，该光纤阵列定位金属套选用可阀材料或铜，为一端带有公螺纹的金属实体，该光纤阵列定位金属套的轴心或内部开有一光纤阵列固定孔，用于光纤阵列的定位和焊接；一光纤阵列保护金属套，该光纤阵列保护金属套选用可阀材料或铜，为一端带有母螺纹的金属实体，该光纤阵列保护金属套的内部开有一光纤阵列保护孔，光纤阵列穿过该光纤阵列保护金属套的光纤阵列保护孔。
2.根据权利要求1所述的超低温高真空光纤传感器探头，其中光纤阵列是多根一端经过光纤金属化处理可进行焊接的石英光纤或塑料光纤组成，光纤阵列成并行排列或以一根光纤在中间其它光纤环绕的形式进行排列。
3.根据权利要求1所述的超低温高真空光纤传感器探头，其中光纤阵列定位金属套的外形是圆柱体，或根据传感需求加工成任意形状以方便与传感系统进行配合，光纤阵列固定孔的形状与光纤阵列外形一致，为间隙配合，在光纤阵列固定孔表面镀金。
4.根据权利要求1所述的超低温高真空光纤传感器探头，其中光纤阵列的金属化端放入光纤阵列定位金属套的光纤阵列固定孔后用焊锡固定。
5.根据权利要求1所述的超低温高真空光纤传感器探头，其中光纤阵列保护金属套的外形是圆柱体，或根据传感需求加工成任意形状以方便与传感系统进行配合。
6.根据权利要求1所述的超低温高真空光纤传感器探头，其中光纤阵列穿过该光纤阵列保护金属套的光纤阵列保护孔内，用粘结剂将光纤阵列固定，使光纤阵列得到有效支撑和保护。
7.根据权利要求5所述的超低温高真空光纤传感器探头，其中粘结剂是选用环氧胶或紫外固化胶或黑胶。
8.根据权利要求1所述的超低温高真空光纤传感器探头，其中光纤阵列定位金属套与光纤阵列保护金属套通过公螺纹与母螺纹连接固定到一起，或用激光进行焊接进一步提高该传感器探头的可靠性。
全文摘要
一种超低温高真空光纤传感器探头，包括一光纤阵列；一光纤阵列定位金属套，该光纤阵列定位金属套选用可阀材料或铜，为一端带有公螺纹的金属实体，该光纤阵列定位金属套的轴心或内部开有一光纤阵列固定孔，用于光纤阵列的定位和焊接；一光纤阵列保护金属套，该光纤阵列保护金属套选用可阀材料或铜，为一端带有母螺纹的金属实体，该光纤阵列保护金属套的内部开有一光纤阵列保护孔，光纤阵列穿过该光纤阵列保护金属套的光纤阵列保护孔。
文档编号G01D5/353GK102175276SQ20111002512
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者刘宇, 孙可, 满红伟, 王欣, 祝宁华, 袁海庆, 谢亮 申请人:中国科学院半导体研究所
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