金属化光纤焊接封装的四层应变传递影响因素研究

为研究焊接式封装的四层光纤光栅传感器的应变传递特性,通过数学模型分析应变传递的干扰因素,研究单物理量和双参量与X轴向应变传递率的关系,并运用Ansys Workbench有限元法对理论分析进行验证。结果表明,300℃时应变传递率为91.1%,泊松比对应变传递影响较小,厚度与应变传递率成反比;与焊层相反,镀层弹性模量越小越有利于应变传递,焊接长度为4 mm时应变传递率达99.5%,理论与仿真具有较高一致性,误差在0.004以内。

自旋量程可调式金属化FBG温度传感器设计

针对大型结构温度场监测、粮库测温、石油化工及管道等需要对不同范围温度进行精确测量的问题,设计了一种新型自旋量程可调式光纤布拉格光栅(FBG)温度传感器。采用金属化FBG焊接在新型封装基片上的封装方式,使得传感器具有耐高温的特性。经过有限元分析,在温度变化100℃时,封装基片应变约为0.073×10-6,远小于光纤结构本身的微应变,解决了温度与应力的交叉影响的问题。同时通过耐高温真空自旋式装置达到调节量程的目的,在温控箱内对传感器进行实验测试,最小量程精度约为20 pm/℃,对结果进行修正之后线性度可以达到0.999 9以上,满量程精度达到0.05%。

光纤布拉格光栅金属化保护中的应力

在用化学镀结合电镀方法对光纤布拉格光栅(FBG)进行金属化保护的过程中产生的应力直接影响到金属化FBG(MFBG)的传感精度。为此,基于应力产生的机制,对应力作用下化学镀和电镀过程中FBG的谐振谱变化进行了分析。实验发现化学镀后FBG谐振谱出现了较大的谱带展宽与峰值损耗减少。对化学镀产生的应力进行了理论及数值分析,结果显示热应力在FBG内部产生了扰动。通过延长化学镀后冷却时间的方法减少热应力,并通过充分搅拌化学镀液的方法减少应力的不均匀性,优化后的化学镀应力对FBG的影响很小。其后的电镀实验显示电镀过程是产生应力的主要原因。通过稳定较高的电镀温度、充分搅拌及采用双电极的方法达到了尽可能减少电镀过程应力对FBG频谱影响的目的。对优化化学镀和电镀条件后制成的MFBG进行温度传感实验表明,其回程误差小于已有的报道。

高压力差场合用光纤穿舱连接器的密封技术

为实现高压力差场合应用的高等级气密封功能,通过对比不同密封技术(包括环氧树脂灌封胶密封技术、O型密封圈密封技术、玻璃焊料光纤密封技术、金属化光纤焊接密封技术)的特点及适用性,总结出最适合高压力差场合应用的光纤穿舱连接器密封技术,即金属化光纤焊接密封技术。重点介绍了金属化光纤焊接密封功能实现所涉及到的主要技术和焊料的选择,通过实例介绍具体实现过程,通过试验验证金属化光纤焊接密封技术可作为高压力差场合应用的光纤穿舱连接器密封技术进行应用。