光纖布拉格光柵傳感器耐高溫保護及溫度增敏研究.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、體積小等獨特優(yōu)點，越來越廣泛應用于化學工業(yè)、建筑產(chǎn)業(yè)、航空等領域。為了光纖光柵的耐高溫保護，使得此傳感器和基體金屬有很好的結合性，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。將光纖光柵進行金屬化封裝保護，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，以及保護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處理的基本工藝流程為：去保護層-除油-粗化-敏化-活化-熱處理。 (2)分別研究了光纖表面化學鍍鎳和化學鍍銅，并進行了實驗對比分析，確定了鍍液成分，獲得了比較好的化學鍍鎳層和化學鍍銅層。 (3)進行了在化學鍍銅基礎上的電鍍鎳增厚實驗研究，確定了電鍍鎳液組成及工藝條件，在化學鍍銅層基礎上電鍍

3、了鎳層增厚，從而實現(xiàn)了光纖光柵的耐高溫金屬化保護。 (4)對裸光纖Bragg光柵進行了溫度傳感系數(shù)標定，分別對化學鍍鎳，化學鍍銅，化學鍍銅后電鍍鎳的光纖Bragg光柵進行了溫度傳感性能實驗研究，得到了各自的溫度靈敏度。同時，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結構鋼中，獲得了智能金屬結構。 最終，通過對光纖光柵耐高溫的金屬化保護，實現(xiàn)了光纖光柵的溫度增敏。