金屬化封裝光纖光柵傳感技術(shù)研究.pdf

1、光纖光柵以其抗電磁干擾，靈敏度高、體積小、重量輕、穩(wěn)定性好、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)等技術(shù)優(yōu)勢使光纖光柵傳感器在在地球動(dòng)力學(xué)、航天器、船舶航運(yùn)、民用工程結(jié)構(gòu)、電力工業(yè)、醫(yī)藥和化學(xué)傳感中越來越廣泛的被應(yīng)用。首先，用于封裝光纖光柵的膠黏劑在惡劣環(huán)境下的氣密性，粘結(jié)強(qiáng)度，耐久性和耐熱性會(huì)變差。且膠黏劑老化后，應(yīng)變傳遞率會(huì)變差。其次，由于光纖光柵及其涂覆層材料的熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)較小，導(dǎo)致光纖光柵的溫度靈敏度也較小，如果用光纖光柵作為傳感元件，所得到的

2、溫度分辨率不高。對(duì)光纖光柵進(jìn)行封裝保護(hù)，特別是金屬化封裝保護(hù)可以有效提高光纖光柵的溫度特性和使用壽命。本論文針對(duì)光纖光柵的金屬化封裝，以及封裝后的長期穩(wěn)定型，溫度靈敏度以及其他傳感特性進(jìn)行研究，主要做了如下工作：
　　 (1)基于光纖光柵各方面的特性和實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備，確定了在光纖光柵表面鍍銅的基本工藝流程。
　　 (2)進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)及分析，確定了最佳鍍液成分，并確定了最佳的電流密度，獲得了比較好的鍍銅層。
　　

3、 (3)對(duì)鍍銅的光纖光柵進(jìn)行激光焊接的可行性探索。
　　 (4)利用懸臂梁和拉伸機(jī)對(duì)鍍銅的光纖光柵進(jìn)行了長期穩(wěn)定性和重復(fù)性的實(shí)驗(yàn)研究。
　　 (5)研究了鍍銅光纖光柵在高溫和低溫等惡劣環(huán)境下的溫度靈敏度和長期穩(wěn)定性。
　　 通過大量實(shí)驗(yàn)本文得到如下結(jié)論：鍍銅光纖光柵表面光亮，均勻致密，而且銅層與光纖之間結(jié)合力強(qiáng)，既對(duì)光纖光柵形成了保護(hù)，也能作為一種新型的傳感器件進(jìn)行研究。
　　 激光焊接實(shí)驗(yàn)證明，用激光焊

4、接來封裝鍍銅光纖光柵是完全可行的。
　　 在應(yīng)變實(shí)驗(yàn)中，相同的載荷下，金屬封裝鍍銅光纖光柵的最大平均誤差為2.25pm；DG-4膠封裝的普通光纖光柵的最大平均誤差為7pm；金屬封裝的鍍銅光纖光柵的線性度為0.9999，而DG-4膠封裝的光纖光柵的線性度為0.9951；鍍銅光纖光柵的初始波長漂移值不大于3pm，平均漂移量為2pm；DG-4膠封裝的光纖光柵的初始波長漂移值不大于6pm，平均漂移量為4.75pm；DG-3S膠封裝的光纖