一种水下耐压法珀传感器封装结构及方法

本发明涉及光纤传感，特别地涉及一种水下耐压法珀传感器封装结构及方法。

背景技术：

1、法珀传感器，作为一种高精度的光纤传感器，被广泛应用于航空航天、石油化工、环境监测等多个关键领域。这些应用环境往往具有极端条件，如高压、高温、腐蚀性介质等，这对法珀传感器的稳定性和可靠性提出了严峻挑战。在这些环境中，传感器需要长时间稳定运行，同时保持高精度和高可靠性，以确保数据的准确性和有效性。

2、在法珀传感器的实际应用中，探头的封装结构至关重要。封装结构不仅需要保护探头和光纤连接处免受应力集中造成的损害，还要保护敏感膜片和探头套管，避免大颗粒杂质附着在敏感膜片表面影响其灵敏度。当在法珀传感器工作于深水压力环境中时，法珀传感器既要能够承受较大的静压力，又要具有高的声波测试灵敏度，成为一个技术难点。

技术实现思路

1、本发明提出了一种新型的壳体内部具柔性泡沫颗粒和硅油组合填充的法珀传感器封装结构及其封装方法。柔性泡沫颗粒处于壳体内的后盖帽腔体内，硅油填充于壳体内的前盖帽腔体内。当传感器工作于深水压力环境时，柔性泡沫颗粒可以吸收壳体的形变压力，使法珀传感器壳体内的压力没有明显变化，有效地保护了法珀传感器的脆弱的敏感膜片。同时，因前盖冒腔体内填充硅油等无腐蚀性液体作为声波压力传递介质，与盖帽具有较好的声阻抗匹配，传感器具有较低的声波传输损耗，保持较好的声波测试性能。该封装结构采用的非金属制作的前盖帽和下盖帽具有流线型的外形，抗压强度高，流动噪声低。

2、根据本发明第一方面，提供一种水下耐压法珀传感器封装结构，该封装结构包括前盖帽、后盖帽、硅油、支撑座、柔性泡沫颗粒、法珀传感器，其中，

3、前盖帽的端面设有台阶轴肩和限位槽，台阶轴肩用于和后盖帽配合，限位槽用来与定位支撑座相配合；

4、所述后盖帽前端和前盖帽的直径匹配，且设有台阶轴肩用于进行与支撑座的装配；后盖帽尾端具有凸嘴用于保护引出的尾纤；

5、所述硅油用于前盖帽内部空间的填充，作为声波传递耦合介质；

6、所述支撑座用于将法珀传感器固定在前盖帽和后盖帽之间，支撑座上有压力平衡孔或者沟槽，用来连通前后盖帽之间的腔体；

7、所述柔性泡沫颗粒填充于后盖帽中，柔性泡沫颗粒由薄壁气泡形成。

8、根据本发明第二方面，提供一种适用于以上水下耐压法珀传感器封装结构的封装方法，包括以下步骤：

9、s1：将法珀传感器装在支撑座中，法珀传感器尾端和支撑座的v型槽贴合，将后盖帽中填充柔性泡沫颗粒；

10、s2：将带有法珀传感器的支撑座与后盖帽装配，使法珀传感器探头尾纤从后盖帽的通孔中穿过，支撑座的限位块由后盖帽中台阶轴肩支撑，并用胶水粘接；

11、s3：在前盖帽灌入硅油；

12、s4：将s2中完成的后盖帽装配体和s3中灌入硅油的前盖帽组合，支撑座的限位块和前盖帽端部的限位槽匹配，保证法珀传感器位置稳固；

13、s5：将各部分接口处用防水密封胶密封，包括前盖帽、后盖帽接口以及法珀传感器尾纤和后盖帽尾孔接口两处，最后待密封胶干透，测试法珀传感器性能。

14、本发明的有益效果在于：

15、本发明的一种水下耐压法珀传感器封装结构在设计上兼具创新性与实用性。采用柔性泡沫颗粒和压力平衡孔进行压力平衡，有效地保证了传感器内部压力的稳定性，显著降低了外界压力波动对传感器性能的影响。流线型的前、后盖帽设计，不仅减弱了流体动力噪声的干扰，还提升了传感器在复杂环境中的可靠性。内部填充的硅油与聚氨酯塑料外壳具备较好的声阻抗匹配，有效地将外界声波传递到法珀传感器。该封装结构为敏感膜片和光纤连接处提供了长效保护，避免了杂质附着和应力集中问题，从而确保传感器在水下等复杂环境能够长时间保持高精度和稳定性。

技术特征：

1.一种水下耐压法珀传感器封装结构，其特征在于，该封装结构包括前盖帽（1）、后盖帽（2）、硅油（3）、支撑座（4）、柔性泡沫颗粒（5）、法珀传感器（6），其中，

2.根据权利要求1所述的一种水下耐压法珀传感器封装结构，其特征在于，所述前盖帽和后盖帽的外壳材料包括聚氨酯类塑料。

3.根据权利要求1所述的一种水下耐压法珀传感器封装结构，其特征在于，前盖帽采用流线型设计。

4.根据权利要求1所述的一种水下耐压法珀传感器封装结构，其特征在于，柔性泡沫颗粒包括聚苯乙烯泡沫颗粒，聚乙烯发泡棉颗粒。

5.根据权利要求1所述的一种水下耐压法珀传感器封装结构，其特征在于，支撑座包括v型槽、限位块，v型槽设计用于定位法珀传感器探头，限位块支撑在后盖帽的台阶轴肩上。

6.一种水下耐压法珀传感器封装方法，适用于权利要求1-5中任一项所述的水下耐压法珀传感器封装结构，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种水下耐压法珀传感器封装结构及方法，封装结构包括：前盖帽、后盖帽、硅油、支撑座、柔性泡沫颗粒、法珀传感器，前盖帽的端面设有台阶轴肩和限位槽，台阶轴肩用于和后盖帽配合，限位槽用来与定位支撑座相配合；后盖帽前端和前盖帽的直径匹配，且设有台阶轴肩用于进行与支撑座的装配；后盖帽尾端具有凸嘴用于保护引出的尾纤；硅油用于前盖帽内部空间的填充，作为声波传递耦合介质；支撑座用于将法珀传感器固定在前盖帽和后盖帽之间，支撑座上有压力平衡孔或者沟槽，用来连通前后盖帽之间的腔体；柔性泡沫颗粒填充于后盖帽中。本发明有效地保护了法珀传感器的敏感膜片部位，减少了外界静水压变化对法珀传感器膜片的影响。

技术研发人员：郭少朋,汤贝贝,李群,邵剑,邱宗甲,张萌,张国强,吴鹏
受保护的技术使用者：中国科学院电工研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/3/10