Способ герметичного закрепления волоконно-оптического чувствительного элемента Советский патент 1991 года по МПК C03B37/00 

Изобретение относится к .измерительной технике и может быть использовано в приборостроении для создания разнообразной датчиковой аппаратуры.

Целью изобретения является повышение надежности закрепления чувствительного элемента, расширение диапазона температур и применимости его для работы в агрессивных средах.

Сущность изобретения заключается в том, что металлизируется чувствительный элемент (ЧЭ) из оптического волокна (например, крутой изгиб или место сварки волокон). Такой металлизированный чувствительный элемент (фактически два волокна) вводится в отверстие корпуса и запаивается как в канале отверстия, так и снаружи. Причем место рабочей, чувствительной зоны (например, искривленная поверхность крутого изгиба, место сварки) выступает из корпуса на 2-3 мм.

Затем эта чувствительная зона освобождается от металла путем травления в кислоте, не затрагивая при этом место спая.

Для нанесения металла на оптическое волокно выполняют следующие операции. Подготовленные волокна обезжиривают и зажимают в шаблоне, опускают последовательно в следующие растворы: сенсибилизатора, содовый, активатора, акселератора, химического никелирования. После нанесения слоя металла на волокно толщиной 2-3 мкм химическое никелирование прекращают и опускают металлизированные ЧЭ в ванну с электролитом. Таким образом наносят слой материала до необходимой толщины. В данном случае толщина слоя металла 50-60 мкм. Затем металлизированный ЧЭ вынимают из шаблона и вводят в отверстие корпуса. Нагревают корпус вместе с металлизированным ЧЭ и запаивают припоем ПОС-61, ПСр-25 (или другими). При этом ЧЭ выступают наружу из корпуса на 2-3 мм. Это связано с тем, чтобы путем травления в азотной кислоте (НМОз) снять защитный слой металла с рабочей поверхности ЧЭ сохраняя слой металла далее.

Ё

Os

VI

00 VI 00

Предлагаемым способом изготовлено более 50 образцов волоконно-оптических сигнализаторов уровня.

Все они испытывались: на вибрацию, удар, температурные испытания, герметич- ность, повышенное давление, и показали при этом высокую надежность герметичного крепления. Имеются КД и ТП на заданный сигнализатор.

Подобным образом изготавливают об- раэцы волоконно-оптических зондов в виде одного подводящего и 10-20 принимающих волокон; также есть КД и ТП.

Корпус датчика выполнен из стали марки 12х18Н10Т. Металлизированный ЧЭ вводят в отверстие корпуса (диаметр отверстия 0,8 мм), нагревают и запаивают припо- ем. Припой подбирают, исходя из температур, в которых будет работать датчик. В качестве флюса применяют ортофос- форную кислоту. Соединение пайкой обладает большой прочностью и герметичностью: так, измеренная на течеискателе ПТЧ-10, показала негерметичность от 2,32 до 2,96-10 12м3 Па/с, причем герметич- ность сохраняется при воздействии гармонических колебаний, ударов, линейных ускорений.

В качестве жидкостей в лабораторных условиях применяют жидкий азот, спирт,

ацетон, бензин, четыреххлористый-углерод и др.

Конструкция и материалы датчика позволяют сделать вывод о работоспособности датчика и в других жидких агрессивных средах.

Разработанные датчики испытывают пои температурах от минус 196 до плюс 60°С (данные температуры относятся только к ЧЭ и корпусу, температура для волоконной линии связи 6т минус 60 до плюс 60°С). Применяя высокоплавкие припои, можно повысить рабочую температуру до 700°С. На температурах меньше минус 196°С испытания не проводились.

Формула изобретения Способ герметичного закрепления волоконно-оптического чувствительного элемента, путем введения его в корпус и последующей герметизации, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности закрепления чувствительного элемента, расширения диапазона температур и применимости его для работы в агрессивных средах, чувствительный элемент покрывают слоем металла, вводят его в металлический корпус, а герметизацию производят с помощью пайки.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении для создания разнообразной датчиковой аппаратуры, Изобретение направлено на повышение надежности закрепления чувствительного элемента, расширение диапазона температур и применение его для работы в агрессивных средах. Чувствительный элемент покрывают слоем металла, вводят его в металлический корпус, а герметизацию производят с помощью пайки.