光纖表面金屬化工藝及對光纖光柵溫度傳感性能的影響.pdf

1、傳統(tǒng)的光纖光柵傳感器用高分子膠黏劑(如環(huán)氧樹脂)將光纖與待測物體黏接。其黏結強度、耐久性等往往不能滿足要求,使用一段時間后,黏接點易松動甚至脫落,從而導致測量的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、重復性差。同時,二氧化硅的光纖纖芯材料具有脆性,被用作傳感時可能由于受到不均勻應力而損壞。將光纖光柵表面金屬化后進行焊接封裝可以彌補上述不足。國內(nèi)外研究者對石英光纖表面化學鍍鎳開展了大量的研究工作。為了加強鍍層的附著力,將粗化引入進光纖預處理過程中,以此制備出連續(xù)的金

2、屬鍍層。然而石英光纖表面粗化后在實際應用時會帶來光的損耗。為了獲得優(yōu)質的金屬鍍層,本文系統(tǒng)研究了石英光纖活化、敏化以及粗化等前處理工藝對光纖酸性化學鍍鍍鎳均勻性和附著力的影響,通過優(yōu)化獲得了光纖酸性化學鍍鎳的最佳工藝參數(shù),在未經(jīng)粗化的光纖表面獲得了連續(xù)、均勻、細膩、光亮、附著力良好的鍍鎳層。布拉格光纖光柵傳感器,由于它具有體積小,重量輕,穩(wěn)定性好,重復性好,易于光纖連接,光譜特性好,抗腐蝕,抗電磁干擾等特點,得到了廣泛研究。目前報道的光

3、纖光柵傳感器可以檢測的物理量有:溫度,應變,壓力,位移,壓強,扭矩,加速度,電流,電壓,磁場,熱膨脹系數(shù),震動等等。光纖布拉格傳感器以其優(yōu)越的傳感性能成為研究的熱點,但是光纖光柵本身的傳感性能并不理想,所以對光纖光柵傳感器的封裝增敏設計成為研究的熱點。
　　 本文研究了光纖光柵化學鍍鎳工藝對光纖光柵傳感性能的影響。主要內(nèi)容包括：⑴系統(tǒng)研究了石英光纖表面酸性化學鍍鎳工藝和溫度、主鹽濃度、pH等影響鍍層表面形貌的因素,發(fā)現(xiàn)光纖施鍍前

4、的表面粗化并不是得到高粘附質量鍍層的必要條件,獲得了光纖表面最佳施鍍條件。在優(yōu)化工藝條件下,在未經(jīng)粗化的石英光纖表面得到了均勻、連續(xù)、光亮、細膩、附著力良好的鎳鍍層,鍍層的沉積速率為5.76μm/h。⑵運用獲得的光纖表面鍍鎳最佳工藝條件,在石英光纖光柵表面施鍍了不同厚度的鎳層,研究了不同厚度鎳層對光柵中心波長的影響,比較了裸光柵與化學鍍鎳后光柵溫度靈敏度系數(shù),試驗表明,石英光纖表面化學鍍鎳在達到一定厚度后可以改善光纖光柵對外界環(huán)境溫度的