一种测量高压的厚膜式光纤光栅液压传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械结构检测领域，具体涉及一种测量高压的厚膜式光纤光栅液压传感器。
【背景技术】
[0002]大型机械的工作性能往往与液压加载系统的性能密切相关，液压加载系统的性能直接影响到系统的工作效率、稳定性和相关部件的寿命等。通过在液压加载系统安装光纤光栅压力传感器，系统可实时在线感知液压加载压力的变化，获得液压系统压力变化的规律，提高了系统运行的可靠性。因而，液压系统的压力参数通常是检测大型机械系统稳定性的重要参数之一。
[0003]目前，实际工程中应用较多的液压传感器有传统的机械式和电磁式的液压传感器，也有基于光纤光栅技术的液压传感器。然而，大型机械系统机械结构复杂，在实际运行中面临着重载、高压和腐蚀性、电磁热辐射干扰以及多场耦合等诸多因素的影响，传统的电类传感器往往不能满足大型机械液压系统监测的需求。由于光纤光栅能抗电磁干扰、耐化学腐蚀、使用寿命长，能够克服传统压力传感器在实际工程应用中的种种缺陷[3]。
[0004]由于光纤光栅本身的机械强度有限，对于压力的敏感系数很低，并且存在交叉敏感效应，很难将其直接应用于实际工程的压力测量中，通常需要对光纤光栅压力传感器进行增敏M[5]。从现有的光纤光栅的压力响应增敏方法来看，主要有三条途径:采用特殊的封装技术[6];改进光纤光栅制作材料[7];探索新的光纤光栅写入方法M。其中，通过改进光纤光栅制作材料和探索新的光纤光栅写入方法是对光栅进行本征性增敏[矶1.^11]，因此能在有效增敏的同时不减小传感光栅的测量范围，但实现难度很大。特殊的封装方式是通过使外界压力、温度对传感光栅的作用加倍来实现增敏[12][13]，即可提高光纤光栅传感器对压力的响应灵敏度，又可保证其较强的机械强度和较长的使用寿命。因此，改良光纤光栅的封装技术是在当前光纤光栅实际工程中应用得十分广泛，也非常有效[14]。
[0005]南开大学光子技术中心的张颖等忍采用增敏罐封装的办法，将增敏聚合物固化于金属圆筒中，光纤光栅置于圆筒轴线上，玻璃准直地固化于聚合物中，金属套筒屏蔽了其它方向的压力，只容许开口方向的压力使聚合物弹性体产生轴向应变，而径向方向上的应变为0，该方法压力增敏效果明显，但是也会增强传感器对温度的敏感性，产生压力-温度交叉效应[15]。海军工程大学的文庆珍等人提出了一种基于压力传感增敏效果好的多层封装结构，同时还利用2种聚合物不同的力学特性用聚合物对光纤光栅进行多层封装去敏处理时，聚合物的热膨胀系数将对克服温度的干扰即对温度去敏带来影响，但是实现起来难度很大Vengal Rao Pachava等人提出了一种膜片式光纤光栅压力传感器。膜片式光纤光栅传感装置就是一种经常被用作增强压力传感灵敏度的封装方法，当膜片在被测压力作用下，两边出现压力差时，会产生一定的形变，通过感知该形变可以获得被测压力的信息[17]。膜片式光纤光栅压力传感器在大量程和高灵敏度的实现上具有良好的效果，而且可以用于动态压力的测量，但是由于采用的是薄膜片，能测量的压力范围只在Ο-lMpa之间，不能满足大型机械的高达lOOMpa这样的高强度的压力测量[18][19]。
[0006]综上所述，现有的液压传感器具有实现困难、结构复杂、温补效果差、可测量范围小、抗电磁干扰能力差这些缺点中的一个或多个。
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