本發(fā)明涉及傳感器，尤其涉及一種光纖法珀傳感器的制作方法。

背景技術(shù)：

1、法布里-珀羅傳感器通過測量光的干涉來實現(xiàn)對物理量（如壓力、溫度、位移等）的高精度測量。因其具有高靈敏度、寬測量范圍和良好的抗電磁干擾能力，在工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

2、通常法布里-珀羅傳感器可以分為兩大類：一種是光纖法布里-珀羅傳感器，這種傳感器將法布里-珀羅干涉儀與光纖技術(shù)相結(jié)合，利用光纖來傳遞光信號；光纖法布里-珀羅傳感器通常具有較小的體積和重量，適用于復(fù)雜環(huán)境下的測量；另一種是固體法布里-珀羅傳感器，由光學(xué)元件組成，適用于傳統(tǒng)的實驗室環(huán)境。固體法布里-珀羅傳感器具有更高的穩(wěn)定性和可靠性，但在一些惡劣環(huán)境下表現(xiàn)不如光纖傳感器。

3、以上兩種單一的法布里-珀羅傳感器在許多應(yīng)用中表現(xiàn)出色，但在復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)用中仍存在一些問題和挑戰(zhàn)。法布里-珀羅傳感器主要以法珀腔腔長和折射率的變化進行傳感，其腔長和折射率會受到環(huán)境溫度變化的影響，從而導(dǎo)致測量誤差，比如材料的熱膨脹會導(dǎo)致腔長長度的變化，影響干涉條紋的位置；并且法布里-珀羅傳感器對環(huán)境變化非常敏感，如振動、氣流和電磁干擾等。高性能的光纖法珀傳感器通常涉及復(fù)雜的制造工藝，成品率低，產(chǎn)品一致性難以保障，難以經(jīng)濟高效的批量化生產(chǎn)，限制了光纖法珀傳感器的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一至少在于，針對如何克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種光纖法珀傳感器的制作方法，該制作方法能夠批量化制作光纖法珀傳感器，減小制作難度，還能提高批量制作的光纖法珀傳感器一致性，減小制作誤差。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下各方面。

3、一種光纖法珀傳感器的制作方法，包括以下步驟：

4、步驟一、根據(jù)測量參數(shù)需求，設(shè)計傳感器部件；

5、步驟二、采用模板化燒結(jié)工藝制作傳感器部件；

6、步驟三、對制作的傳感器部件進行后處理；

7、步驟四、組裝插芯和光纖；

8、步驟五、組裝插芯和傳感器部件。

9、優(yōu)選地，所述步驟二中，采用模板化燒結(jié)工藝制作傳感器部件的過程包括：

10、選擇適用于使用環(huán)境、滿足制造要求的原材料；

11、將原材料制成均勻的粉末，將不同種類的粉末按比例混合均勻；

12、設(shè)計傳感器部件的模板形狀，制備傳感器部件的模板；

13、將混合后的粉末填充到模板中，使粉末在模板中形成傳感器部件的形狀；

14、將成型的傳感器部件放入燒結(jié)爐中燒結(jié)；

15、對燒結(jié)后的傳感器部件進行熱處理。

16、優(yōu)選地，所述原材料采用石英、氧化鋁、氮化硅、氧化硅、氧化鋯和氮化硼中的一種或多種。

17、優(yōu)選地，所述將不同種類的粉末按比例混合均勻過程中，采用機械攪拌或球磨的方式進行，混合過程中，向粉末中添加燒結(jié)助劑。

18、優(yōu)選地，所述將混合后的粉末填充到模板的過程中，采用壓制或注射方法使混合后的粉末在模板中形成傳感器部件的形狀；采用壓制方法成型過程中，對模板中的粉末進行加熱，控制成型壓力和加熱溫度以提高傳感器部件成型后的致密度。

19、優(yōu)選地，所述將成型的傳感器部件放入燒結(jié)爐中燒結(jié)前，對傳感器部件進行干燥，去除水分和溶劑；傳感器部件燒結(jié)后，熱處理前，對傳感器部件降溫。

20、優(yōu)選地，所述傳感器部件為兩端開口的腔體結(jié)構(gòu)，所述傳感器部件內(nèi)一體設(shè)置有膜片，所述膜片的一側(cè)或兩側(cè)表面上一體設(shè)置有凸緣。

21、優(yōu)選地，所述步驟三中，采用機械表面處理、化學(xué)表面處理或涂層方式進行后處理，使傳感器部件的膜片表面形成法珀腔一側(cè)的反射面。

22、優(yōu)選地，所述步驟四中，組裝插芯和光纖前，對光纖的一端進行拋光，使光纖的一端端面形成法珀腔一側(cè)的反射面；所述步驟五中，組裝插芯和傳感器部件過程中，將插芯從傳感器部件的端口穿入傳感器部件，使插芯的端面和凸緣的表面貼合后，將插芯和傳感器部件固定。

23、優(yōu)選地，所述步驟四中，組裝插芯和光纖后，在插芯上組裝壓力接入口，然后在膜片一側(cè)或兩側(cè)的插芯上組裝靜壓傳感器。

24、本發(fā)明還提供了一種光纖法珀傳感器，該光纖法珀傳感器采用前述的光纖法珀傳感器的制作方法制成。

25、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

26、本發(fā)明的光纖法珀傳感器的制作方法簡化了工藝流程，可以批量化、大規(guī)模地制造光纖法珀傳感器，降低單位生產(chǎn)成本，相比其他加工方法，本發(fā)明的制作方法可以減少材料損耗，提高材料利用率；并且，本發(fā)明的制作方法減小了批量制作的光纖法珀傳感器的制作誤差、提高了光纖法珀傳感器之間的一致性和靈敏度，對環(huán)境壓力監(jiān)測時，提高了監(jiān)測精度和使用壽命，制作的光纖法珀傳感器的物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有良好的抗震性和抗沖擊性，在動態(tài)環(huán)境中表現(xiàn)良好，穩(wěn)定性良好。

27、本發(fā)明的光纖法珀傳感器的傳感器部件通過模板化燒結(jié)工藝制造而成，通過燒結(jié)過程，粉末狀的材料顆粒相互結(jié)合，可以形成致密結(jié)構(gòu)，顯著提高機械強度和硬度，傳感器部件在高溫和腐蝕環(huán)境中具有良好的穩(wěn)定性，適合在嚴苛條件下工作。

28、本發(fā)明的光纖法珀傳感器的制作方法可以滿足不同光纖法珀傳感器的設(shè)計需求，可以制作幾何形狀復(fù)雜、多尺寸的傳感器部件，提高了制作的靈活性；通過控制燒結(jié)參數(shù)，可以獲得高尺寸精度和表面光潔度的傳感器部件，減少后續(xù)加工工序。

技術(shù)特征：

1.一種光纖法珀傳感器的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖法珀傳感器的制作方法，其特征在于，所述步驟二中，采用模板化燒結(jié)工藝制作傳感器部件的過程包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖法珀傳感器的制作方法，其特征在于，所述原材料采用石英、氧化鋁、氮化硅、氧化硅、氧化鋯和氮化硼中的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖法珀傳感器的制作方法，其特征在于，所述將不同種類的粉末按比例混合均勻過程中，采用機械攪拌或球磨的方式進行，混合過程中，向粉末中添加燒結(jié)助劑。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖法珀傳感器的制作方法，其特征在于，所述將混合后的粉末填充到模板的過程中，采用壓制或注射方法使混合后的粉末在模板中形成傳感器部件的形狀；采用壓制方法成型過程中，對模板中的粉末進行加熱，控制成型壓力和加熱溫度以提高傳感器部件成型后的致密度。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖法珀傳感器的制作方法，其特征在于，所述將成型的傳感器部件放入燒結(jié)爐中燒結(jié)前，對傳感器部件進行干燥，去除水分和溶劑；傳感器部件燒結(jié)后，熱處理前，對傳感器部件降溫。

7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項所述的光纖法珀傳感器的制作方法，其特征在于，所述傳感器部件為兩端開口的腔體結(jié)構(gòu)，所述傳感器部件內(nèi)一體設(shè)置有膜片，所述膜片的一側(cè)或兩側(cè)表面上一體設(shè)置有凸緣。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖法珀傳感器的制作方法，其特征在于，所述步驟三中，采用機械表面處理、化學(xué)表面處理或涂層方式進行后處理，使傳感器部件的膜片表面形成法珀腔一側(cè)的反射面。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖法珀傳感器的制作方法，其特征在于，所述步驟四中，組裝插芯和光纖前，對光纖的一端進行拋光，使光纖的一端端面形成法珀腔一側(cè)的反射面；所述步驟五中，組裝插芯和傳感器部件過程中，將插芯從傳感器部件的端口穿入傳感器部件，使插芯的端面和凸緣的表面貼合后，將插芯和傳感器部件固定。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖法珀傳感器的制作方法，其特征在于，所述步驟四中，組裝插芯和光纖后，在插芯上組裝壓力接入口，然后在膜片一側(cè)或兩側(cè)的插芯上組裝靜壓傳感器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種光纖法珀傳感器的制作方法，能夠批量化制作光纖法珀傳感器，減小制作難度，還能提高制作的光纖法珀傳感器一致性，減小制作誤差；該光纖法珀傳感器包括傳感器部件、插芯和光纖，傳感器部件為兩端開口的腔體結(jié)構(gòu)，傳感器部件內(nèi)設(shè)置有膜片，膜片的一側(cè)表面上設(shè)置有凸緣，光纖穿過插芯，插芯設(shè)置在膜片的凸緣一側(cè)，插芯部分位于傳感器部件內(nèi)，部分位于傳感器部件外，插芯的一側(cè)端面與凸緣貼合，光纖和膜片之間的空間為法珀腔，光纖和膜片相對的表面構(gòu)成法珀腔的兩個反射面；制作方法包括設(shè)計傳感器部件、采用模板化燒結(jié)工藝制作傳感器部件、對傳感器部件進行后處理、組裝插芯、光纖以及傳感器部件等步驟。

技術(shù)研發(fā)人員：冉曾令,陳巧玲,阮曉雪,于佳卉,王弈維
受保護的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28