引用本文:

廖开宇,孙庆华,欧阳华,等. 光纤光栅管式封装及其传感特性[J]. 光通信技术,2021,45(12):9-13.

光纤光栅管式封装及其传感特性

廖开宇,孙庆华,欧阳华*,李玉龙

(南昌大学 机电工程学院,南昌330031)

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摘要:为解决光纤光栅易遭受破损和传感灵敏度不高的问题,设计定制了微型点焊机和预应力平台,先对光纤进行了镀镍金属化,然后采用毛细管式电阻点焊法将光纤封装在毛细钢管中进行保护性封装,并进行了温度传感特性检测。试验结果表明:电镀的镍层表面光亮平滑,光纤与电镀镍层结合紧密;光纤传感器的中心波长与温度变化量之间的拟合线性度很好,可以达到0.999以上;温度灵敏度是裸光栅传感器的2.8倍左右。

关键词:光纤光栅;金属化;预应力平台;电阻点焊;温度传感特性

中图分类号:TG443 文献标志码:文章编号:1002-5561(2021)12-0009-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.12.003

 

0 引言
       随着科学技术的不断发展,人们设计并制作出了不同类型的光纤光栅智能传感器件,将光纤受到的外界物理量变化转变为可测量的光信号[1]。一般地,裸光纤的直径只有125 μm,构成的主要材料是SiO2,具有细小、质脆的特点,在实际应用过程中很容易受到损坏。为了解决该问题,研究人员通过封装的方式[2-7]对光纤光栅进行保护。封装不但可以保护光纤光栅,延长使用寿命,而且还保证了光纤光栅的稳定性。因此,本文提出采用电阻点焊的方法将光纤光栅封装在毛细钢管内部,并对光纤传感器的温度传感特性、光谱特性以及点焊效果进行分析。

3 结束语
      本文基于电阻点焊原理设计并定制了可以对光纤进行毛细点焊封装的微点焊设备,并采用化学镀和电镀结合的方法对裸光纤进行金属化,电镀镍层与化学镀镍薄膜结合紧密无缝隙,且光纤外金属层光滑平亮,无凸起颗粒与缺陷。借助所设计的预应力平台对金属化后的光纤光栅进行电阻点焊封装,钢管与镀层熔为一体,且内部的光纤光栅没有受到破坏,点焊效果很好。试验结果表明:该光纤传感器的中心波长与温度的线性关系很好,拟合度达0.999以上;温度灵敏度是裸光纤传感器的2.8倍;对温度的瞬时响应速度与裸光纤一样;电阻点焊封装没有改变光纤光栅的光谱参数,反射光谱功率损失小于2%。