光纖布拉格光柵傳感器耐高溫保護(hù)及溫度增敏研究.pdf

1、光纖Bragg(布拉格)光柵傳感器(以下稱光纖光柵)以其抗電磁干擾，靈敏度高、體積小等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，越來越廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、建筑產(chǎn)業(yè)、航空等領(lǐng)域。為了光纖光柵的耐高溫保護(hù)，使得此傳感器和基體金屬有很好的結(jié)合性，需要對光纖Bragg光柵表面金屬化。由于光纖光柵材料的熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)都較小，光纖光柵的溫度靈敏度非常低。直接用光纖光柵作為傳感元件，不易獲得高的溫度分辨率。將光纖光柵進(jìn)行金屬化封裝保護(hù)，可以有效提高光纖光柵的溫度靈敏度。本文圍

2、繞光纖光柵耐高溫的金屬化保護(hù)，以及保護(hù)后溫度增敏開展研究，主要做了如下工作： (1)基于光纖光柵的特性，確定了在光纖表面鍍前預(yù)處理的基本工藝流程為：去保護(hù)層-除油-粗化-敏化-活化-熱處理。 (2)分別研究了光纖表面化學(xué)鍍鎳和化學(xué)鍍銅，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對比分析，確定了鍍液成分，獲得了比較好的化學(xué)鍍鎳層和化學(xué)鍍銅層。 (3)進(jìn)行了在化學(xué)鍍銅基礎(chǔ)上的電鍍鎳增厚實(shí)驗(yàn)研究，確定了電鍍鎳液組成及工藝條件，在化學(xué)鍍銅層基礎(chǔ)上電鍍

3、了鎳層增厚，從而實(shí)現(xiàn)了光纖光柵的耐高溫金屬化保護(hù)。 (4)對裸光纖Bragg光柵進(jìn)行了溫度傳感系數(shù)標(biāo)定，分別對化學(xué)鍍鎳，化學(xué)鍍銅，化學(xué)鍍銅后電鍍鎳的光纖Bragg光柵進(jìn)行了溫度傳感性能實(shí)驗(yàn)研究，得到了各自的溫度靈敏度。同時(shí)，分析了封裝材料對光纖光柵溫度靈敏度的影響。 (5)用釬焊的方法將光纖光柵傳感器嵌入42CrMo結(jié)構(gòu)鋼中，獲得了智能金屬結(jié)構(gòu)。 最終，通過對光纖光柵耐高溫的金屬化保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了光纖光柵的溫度增敏。