引用本文:

黄蕾霖,邵宇鹰,庞拂飞,等:基于光纤F-P腔的耐高温胶固化特性研究[J]. 光通信技术,2019,43(8):38-41.

基于光纤F-P腔的耐高温胶固化特性研究

黄蕾霖1,邵宇鹰2,庞拂飞1*,刘奂奂1,王海峰2

(1.上海大学 特种光纤与光接入网重点实验室,上海 200444; 2.国网上海市电力公司,上海 200122)

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摘要:为了研究耐高温胶的固化过程,基于光纤法布里-珀罗腔(F-P腔)传感器原理,将2根光纤的端面作为F-P腔的2个反射腔镜面,用耐高温胶将其封装入氧化锆陶瓷插芯内,制作了一个非本征型光纤F-P腔结构。通过6 h谱形监测,发现耐高温胶在自然固化过程中使得F-P腔长变短,表明其在固化过程中收缩,最后趋于稳定,固化引入腔长的变化随时间呈现指数关系,时间常数(下降至1/e)约为40 min。

关键词:法布里-珀罗腔;耐高温胶;固化特性

中图分类号:TN256 文献标志码:文章编号:1002-5561(2019)08-0038-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.08.010

0 引言
       随着我国经济实力不断提升,综合国力不断增强,高温环境下的压力测量在军事、航空航天、汽车行业和冶金化工等领域内的需求不断增加。比如,在汽车引擎燃烧室内部,温度通常能够达到600 ℃以上;在航空涡轮发动机内部,温度能够达到1000 ℃以上;而在火箭发动机燃烧室内,温度甚至能够达到1700 ℃以上。如此高的温度,传统的半导体传感器、电容式传感器等已经无法满足需求[1,2]。光纤传感器由于具有体积小、质量轻、不受电磁干扰、测量精度高和耐高温等特点而被广泛用于高温环境下的传感。在光纤传感器的制备过程中,尤其是在非本征型光纤传感器中,光纤与传感头的连接通常借助于插芯或者毛细管起到衔接的作用,而为了能将光纤固定在插芯或者毛细管内,需要使用耐高温胶实现光纤的固定封装[3-5]。光纤传感精度极高,耐高温胶固化时间及收缩过程将对光纤传感器特性产生重要影响,因此对其固化过程进行研究尤为重要。许多光纤技术如喇曼、倏逝波和光纤光栅等已经被报道用于环氧树脂固化的在线监测[6,7],由于其固有的小尺寸和高灵敏度,比传统的监测技术具有明显的优势。本文基于非本征型法布里-珀罗腔(F-P腔)结构,使用光纤和氧化锆陶瓷插芯设计并制备一个简易的传感头,用于研究耐高温胶在自然固化过程中对光纤传感腔的影响特性。

4 结束语
      基于光纤F-P腔干涉原理,本文设计了一种非本征型F-P腔结构,用于在线监测耐高温胶的固化过程。通过6 h的数据监测,分析了光谱的移动情况,验证了耐高温胶在自然固化过程中会发生收缩,对光纤的影响是使光纤往靠近F-P腔的方向有微米级别的移动,且这种移动在一段时间之后就趋向于饱和,表明耐高温胶此时基本固化。这种基于光纤F-P腔传感器的在线监测技术还有望用于其它领域材料的老化、退化等研究中。