光纤光栅增敏封装工艺及装置研究现状

光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)具有许多独特的优点,广泛应用于工程中。然而,裸光栅存在细小质脆、温度和应变灵敏度低等问题,工程应用中须对其进行增敏和封装保护。本文简要分析了FBG传感原理,系统总结了国内外FBG增敏、保护封装工艺及装置的研究进展,对各自的优缺点进行了分析讨论;对FBG增敏封装后使用中可能出现的问题进行了分析,有针对性地提出了解决方法。

光纤光栅温度传感器增敏封装特性研究

通过利用聚酰亚胺涂覆裸光纤光栅的方法研制了一种增敏型光纤光栅温度传感器,其反射波长的温度敏感系数由曾敏前的10pm/℃提升至40pm/℃。在-40~200℃测试环境中,开展了传感器标定和温度精度测量试验。试验结果表明:利用光纤光栅增敏封装,在高低温环境中采用低精度光纤光栅解调仪,传感器的测温精度由±0.4℃提升至±0.1℃。上述结果显示,采用增敏封装结构能够提升光纤光栅温度传感器的测量精度,减低制作成本。

光纤光栅温度传感增敏方法研究

针对裸光栅温度灵敏度较低的问题,设计了一种封装方式并进行结构制作。所设计的封装方式是将光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating,FBG)置入毛细玻璃管中,并填充353ND环氧树脂胶,最后固定在铜片基底上。首先对FBG温度传感及增敏机理进行了理论分析,然后进行结构的设计及制作,最后进行温度传感测试。聚合物353ND和铜片的热膨胀系数显著高于裸光栅,在外界温度发生变化时会对光纤光栅施加附加应力,从而提高其温度灵敏度,并保护FBG传感器的结构。实验结果表明:在40℃至140℃的温度传感测试中,FBG的反射波长保持着不错的线性;温度灵敏度由增敏前的10pm/℃提升到了21pm/℃左右,且温度传感特性拟合曲线线性度达到0.996以上。

一种新型的光纤光栅温度增敏技术

通过氢氟酸腐蚀提高光纤布拉格光栅的应变灵敏度,再把腐蚀后的光纤光栅封装在铝套管中,结合这2种增敏效应,得到了具有更大更灵活的温度灵敏度的光纤光栅,并分析了这种封装结构的温度增敏原理.实验表明,封装后的光纤光栅在20～90℃温度范围内,其等效温度灵敏度比普通光纤光栅提高了约5.53倍,比直接铝套管封装的光纤光栅提高了约1.72倍,而且封装后的光纤光栅温度特性曲线具有很好的线性度,达到了0.9973,并且这种封装可以保护光纤光栅,结构简单,实用性强.

光纤Bragg光栅增敏技术研究进展

分析了光纤B ragg光栅(FBG)的传感机理,讨论了FBG的温度、应变增敏原理。从光纤光栅材料的选择、写入方法综述了温度、应变的增敏技术,并进一步分析了压力温度传感器的增敏封装技术和聚合物封装光纤光栅传感器的封装增敏技术。

光纤Bragg光栅传感原理及增敏技术

从增敏的角度,分析了光纤Bragg光栅的传感理论,在此基础上研究了光纤Bragg光栅的温度应力增敏原理。从不同的方面阐述了温度应力增敏技术,并进一步分析了光纤Bragg光栅压力温度传感器的增敏模型,研究了光纤光栅传感器的封装增敏技术。

光纤光栅保护增敏及光纤智能金属结构研究现状

从光纤光栅传感器传感原理出发,分析了波长漂移的影响因素,对光纤光栅增敏及封装保护现状进行了系统总结,指出了其中存在的不足和发展方向及应用前景。对光纤智能结构和智能金属结构的特点及应用情况进行了系统综述,分析了研究中存在的问题及应用前景。

一种新型的基片式高灵敏度FBG温度传感器

光纤布喇格光栅(FBG)是一种新型的光学无源器件,广泛用于传感测量领域。由于裸FBG灵敏度很低,需对其进行增敏封装处理。对此进行深入研究,提出了一种新型的高灵敏度FBG温度传感器。该传感器采用铝-超殷钢基片进行封装,即将热膨胀系数不同的铝和超殷钢作为基底材料,并设计成过渡配合结构。当铝片受热形变时,两者之间形成挤压力,该挤压力带动铝向纵向两端延伸,FBG所受应变增大,灵敏度得到提高。通过水浴加热实验对其进行验证,结果表明:该传感器的灵敏度系数得到较大提高,达到34.3pm/℃,是裸FBG的2.9倍,比常规铝片封装的FBG温度传感器提高了9.7pm/℃。

基于弹性薄片封装的高灵敏度光纤光栅压力传感器

为满足水深高精度测量,基于弹性薄片封装,研制了一种新型光纤Bragg光栅(FBG)压力增敏传感器,分析了其工作机理,并进行了水压测试。结果表明,封装后的FBG静水压灵敏度为33.6 nm/MPa,是封装前压力灵敏度的10 700倍,其液位测量的灵敏度为3.36 pm/cm。研究表明:对探头的材料和尺寸进行适当的调整,可实现不同精度和量程的压力测量。

一种用于人体测温的高精度FBG传感器

设计并制作出一种用于人体测温的高精度光纤布喇格光栅(FBG)传感器,介绍了FBG温度传感的原理,描述了该传感器的性能。为测试不同封装材料和形式对FBG传感精度的影响,另外制作了3种FBG温度传感器,并进行了对比试验。

基于光纤光栅传感器的高压开关柜温度监测系统的研究

鉴于高压开关柜高电压、强磁场的工作环境,提出了采用光纤光栅传感器监测开关触头温度的方案,并给出了温度监测系统的整体结构以及各部分的功能。针对裸光栅温度灵敏度系数低且易受交叉应力影响的问题,在光栅传感原理的基础上,设计了一种增敏型封装保护的光纤光栅温度传感器,经对比实验分析表明,增敏封装之后的传感器较裸光栅传感器的温度灵敏系数提高了近7倍,并且将外界应力的影响降到了最低,具有一定的工程实际意义。

光纤光栅传感器在高压开关柜温度监测中的应用

鉴于高压开关柜高电压、强磁场的工作环境,本文提出了采用光纤光栅传感器监测开关触头温度的方案,并给出了温度监测系统的整体结构以及各部分的功能。针对裸光栅温度灵敏度系数低且易受交叉应力影响的问题,在光栅传感原理的基础上,设计了一种增敏型封装保护的光纤光栅温度传感器。经研究分析,增敏封装之后的传感器较裸光栅传感器,其温度灵敏系数提高了近7倍,并且将外界应力的影响降到了最低,具有一定的工程实际意义。

高灵敏度光纤光栅压力传感器及其压力传感特性的研究

采用增敏罐封装的方法 ,设计并研究了一种新型高灵敏度的光纤光栅压力传感器 ,其压力灵敏系数可高达- 3.41× 10 - 3 MPa- 1 (相应于灵敏度 - 5 .2 77nm MPa) ,压力灵敏系数较裸光纤提高了 172 2倍 ,且线性度良好 。

高灵敏度光纤光栅水下压力传感研究

提出了一种新型的光纤Bragg光栅(FBG)压力增敏的边孔封装技术,分析了它的工作机理和制作工艺,并采用聚合物材料进行了实际制作。结果表明,封装后FBG的压力灵敏度为5251pm/MPa,是封装前压力灵敏度的1750倍,较大程度减小了压力增敏效果对聚合物材料参数的依赖性,可满足高精度水下压力测量的应用要求。

一种补偿式光纤光栅传感器压力特性研究

提出一种基于高弹聚合物封装、金属膜盒感受联杆传递的组合式光纤Bragg光栅(FBG)压力传感机构,对其压力传感特性进行了理论和实验研究.结果表明,FBG中心反射波长漂移对压力呈现良好的线性响应特性,压力传感灵敏度可达0.57 nm/MPa.将压力测量范围扩展到了0～4 MPa,这一组合传感机构只对压力增敏,对温度量只保持了裸光栅原有灵敏特性.采用精密弹簧补偿了因高弹聚合物材料应变时产生的时滞效应,避免了高弹簧聚合物存在的弹性滞后和后效性,提高了压力测量的重复性和复用性.

FBG光栅温度传感技术在高压开关柜温度自动监测技术中的应用研究

近年,重点论述了FBG光栅传感技术的测温原理,然后基于FBG光栅测温技术的高压开关柜测温系统的结构、FBG光栅温度传感器的增敏封装和波分复用、光纤光栅信号解调主机的设计做了详细论述,最后就FBG光栅温度传感器的安装与实验测试做了介绍。