预埋式温度传感器的制作方法

本技术涉及光纤光栅温度传感器检测领域，具体为一种新型可预埋基片式光纤光栅温度传感器。

背景技术：

1、温度是各大领域需要监测的最为重要、基础的物理量之一，对于各种生产、工程的完成，起着至关重要的作用，传统的温度测量装置中采用的温度传感器大多数是以电磁效应、电容效应等为基本原理，将温度变量转换成电信号来实现的，虽说在测量时可达到较高的精度与分辨率，但这种弱电式传感器存在抗电磁干扰性能差，在恶劣环境下长期使用易损坏或发生零点漂移，测量距离近等缺陷，且在连续性、实时性和测量灵敏度等方面也越来越难以满足现今的监测要求，这无疑给基础工程测量带来了极大的不便。

2、光纤布拉格光栅具有测量灵敏度高、防水性能强、抗电磁干扰、信号传输距离远和耐腐蚀的优点，可远程对被测物体、空间、环境进行长期的健康监测。光纤光栅温度传感器单独作为温度传感器使用的同时可串联配套附件，如倾角传感器、压力传感器、湿度传感器、位移传感器等作为配套传感器的温度补偿附件构成分布式传感网络，为实现工艺监测、环境监测、安全监测预警提供了可行的途径，但传统的光纤光栅温度传感器在地铁隧道、水坝、农田、矿井这种恶劣环境下工作时，传感器的传感元件容易发生氧化或非弹性变形，甚至脱胶失效，从而导致测量精度低或测量失效等情况发生。

3、因此，有必要提供一种新型可预埋基片式光纤光栅温度传感器解决上述技术问题。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中所存在的抗电磁干扰性能差、在恶劣环境下长期使用易损坏或发生零点漂移、测量距离近等问题，本实用新型公开了一种预埋式温度传感器，通过采用专用玻璃固态封装温度基片的光纤光栅传感器，具有长寿命、抗氧化、抗疲劳、不易脱开的优点，抗电磁干扰性能强、在恶劣环境下能够长期使用不易损坏，测量距离远。

2、采用的技术方案是，包括外壳、防水接头、光纤套管和光栅光纤，所述外壳两端连接所述防水接头，防水接头上有o型圈，能够达到良好的防水效果；所述外壳内有光纤套管压头和基片压头，两个所述防水接头分别连接所述光纤套管压头和所述基片压头，所述基片压头连接有基片；所述光纤套管压头和所述基片压头内均有所述光纤套管，所述光纤套管内有所述光栅光纤，外部有钢铠保护套管，能够保护光纤套管和内部的光栅光纤，所述基片与所述光栅光纤相接。

3、作为本实用新型的一种优选技术方案，所述外壳两端内壁有第一螺纹，所述防水接头和所述外壳之间螺纹连接，采用螺纹连接，能够克服脱胶的问题。

4、作为本实用新型的一种优选技术方案，所述中间有直管，所述第一螺纹和所述直管之间有第一圆台；所述光纤套管压头和所述基片压头均为圆台状，且所述光纤套管压头的直径较小端和所述基片压头的直径较小端相对，采用圆台状对接结构能够通过防水接头挤压固定，且在挤压力的作用下稳定连接。

5、作为本实用新型的一种优选技术方案，所述光纤套管压头还包括光纤上压头和光纤下压头，所述光纤上压头和所述光纤下压头均为半圆台，所述基片下压头上有夹紧弹簧片，在所述光纤上压头相对所述光纤下压头的一侧开有贯通的第一凹槽，所述光纤套管在所述第一凹槽内连接。通过夹紧弹簧片能够连接光纤下压头，第一凹槽能够用于容纳光纤套管。

6、作为本实用新型的一种优选技术方案，所述基片压头还包括基片上压头和基片下压头，所述基片上压头和所述基片下压头均为半圆台型，包括弧面和梯形平面，所述基片上压头的大圆面上开有第二凹槽，所述第二凹槽和所述基片上压头的梯形平面连通，所述光纤套管在所述第二凹槽内连接，所述基片上压头的小圆面上开有第一方形斜凹槽，所述第一方形斜凹槽在所述基片上压头的弧面上，沿表面延伸。

7、作为本实用新型的一种优选技术方案，所述基片下压头小圆面上有第二方形斜凹槽，所述第二方形斜凹槽在所述基片下压头的弧面上，沿表面延伸；所述基片下压头的梯形平面上开有第三凹槽，且梯形平面上有第一凸台，所述基片在所述第三凹槽内，所述第一凸台与所述基片上压头的梯形平面相接。

8、作为本实用新型的一种优选技术方案，所述夹紧弹簧片为u型结构，两端分别与所述基片上压头的所述第一方形斜凹槽和所述基片下压头的所述第二方形斜凹槽相连。

9、作为本实用新型的一种优选技术方案，基片为长条片状结构，端部为防脱开设计，所述基片和所述光栅光纤的光栅段之间采用固态封装。

10、本实用新型的有益效果：本实用新型通过在外壳两端通过螺纹连接防水接头，防水接头挤压光纤套管压头和基片压头，光纤套管压头连接光纤套管，光纤套管内置光栅光纤，基片压头连接基片，基片连接光栅光纤，本结构适用于配合其他光纤光栅传感器长期测量装配式建筑物内部温度变化的同时为其他传感器提供温度补偿。适用于地铁隧道、水坝、农田、矿井等恶劣环境的温度监测。温度基片为专用玻璃固态封装，具有长寿命、抗氧化、抗疲劳、不易脱开的优点。

11、进一步的，检测过程不使用电能，为本质安全型传感器，抗电磁干扰性能强、在恶劣环境下能够长期使用不易损坏，测量距离远，且在连续性、实时性和测量灵敏度等方面可满足现今的监测要求，且不存在零点漂移。

12、进一步的，外壳为不锈钢材质，连接位置采取o型圈密封进行充分密封，在保护基片的同时进一步提高防腐能力、充分高效传导热量。

13、进一步的，传感器采用小型化设计，占用空间小。可固定于被测物上、预埋于被测物内、或摆放设置，监测基片固定牢固，具有一定的抗震性，安装使用便捷、高效、适用环境广泛，提高了传感器安装成功率和施工安装效率。

技术特征：

1.一种预埋式温度传感器，其特征在于：包括外壳(1)、防水接头(2)、光纤套管(4)和光栅光纤(5)，所述外壳(1)两端连接所述防水接头(2)；所述外壳(1)内有光纤套管压头(6)和基片压头(7)，两个所述防水接头(2)分别连接所述光纤套管压头(6)和所述基片压头(7)，所述基片压头(7)连接有基片(8)；所述光纤套管压头(6)和所述基片压头(7)内均有所述光纤套管(4)，所述光纤套管(4)内有所述光栅光纤(5)，外部有钢铠保护套管(3)，所述基片(8)与所述光栅光纤(5)相接。

2.根据权利要求1所述的一种预埋式温度传感器，其特征在于：所述外壳(1)两端内壁有第一螺纹(101)，所述防水接头(2)和所述外壳(1)之间螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种预埋式温度传感器，其特征在于：所述外壳(1)中间有直管，所述第一螺纹(101)和所述直管之间有第一圆台(102)；所述光纤套管压头(6)和所述基片压头(7)均为圆台状，且所述光纤套管压头(6)的直径较小端和所述基片压头(7)的直径较小端相对。

4.根据权利要求3所述的一种预埋式温度传感器，其特征在于：所述光纤套管压头(6)还包括光纤上压头(6-1)和光纤下压头(6-2)，所述光纤上压头(6-1)和所述光纤下压头(6-2)均为半圆台，在所述光纤上压头(6-1)相对所述光纤下压头(6-2)的一侧开有贯通的第一凹槽(6-101)，所述光纤套管(4)在所述第一凹槽(6-101)内连接。

5.根据权利要求3所述的一种预埋式温度传感器，其特征在于：所述基片压头(7)还包括基片上压头(7-1)和基片下压头(7-2)，所述基片上压头(7-1)和所述基片下压头(7-2)均为半圆台型，所述基片下压头(7-2)上有夹紧弹簧片(7-3)，包括弧面和梯形平面，所述基片上压头(7-1)的大圆面上开有第二凹槽(7-101)，所述第二凹槽(7-101)和所述基片上压头(7-1)的梯形平面连通，所述光纤套管(4)在所述第二凹槽(7-101)内连接，所述基片上压头(7-1)的小圆面上开有第一方形斜凹槽(7-102)，所述第一方形斜凹槽(7-102)在所述基片上压头(7-1)的弧面上，沿表面延伸。

6.根据权利要求5所述的一种预埋式温度传感器，其特征在于：所述基片下压头(7-2)小圆面上有第二方形斜凹槽(7-201)，所述第二方形斜凹槽(7-201)在所述基片下压头(7-2)的弧面上，沿表面延伸；所述基片下压头(7-2)的梯形平面上开有第三凹槽(7-202)，且梯形平面上有第一凸台(7-203)，所述基片(8)在所述第三凹槽(7-202)内，所述第一凸台(7-203)与所述基片上压头(7-1)的梯形平面相接。

7.根据权利要求6所述的一种预埋式温度传感器，其特征在于：所述夹紧弹簧片(7-3)为u型结构，两端分别与所述基片上压头(7-1)的所述第一方形斜凹槽(7-102)和所述基片下压头(7-2)的所述第二方形斜凹槽(7-201)相连。

8.根据权利要求1或6所述的一种预埋式温度传感器，其特征在于：所述基片(8)和所述光栅光纤(5)的光栅段之间采用固态封装。

技术总结
本技术公开了一种预埋式温度传感器，涉及光纤光栅温度传感器检测领域，旨在解决现有技术中所存在的抗电磁干扰性能差、在恶劣环境下长期使用易损坏或发生零点漂移、测量距离近的问题，采用的技术方案是，包括外壳、防水接头、光纤套管和光栅光纤，外壳两端连接防水接头；外壳内有光纤套管压头和基片压头，两个防水接头分别连接光纤套管压头和基片压头，基片压头连接有基片；光纤套管压头和基片压头内均有光纤套管，光纤套管内有光栅光纤，基片与光栅光纤相接。本结构适用于恶劣环境的温度监测。温度基片为专用玻璃固态封装，具有长寿命、抗氧化、抗疲劳、不易脱开的优点，抗电磁干扰性能强、测量距离远，且不存在零点漂移。

技术研发人员：任如华,胡仲春,翟传伟,于海生,董世卓,王勇,刘军,佟立金,韩成
受保护的技术使用者：中铁十四局集团大盾构工程有限公司
技术研发日：20230621
技术公布日：2024/1/15