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(jié)強(qiáng)度、耐久性等往往不能滿足要求,使用一段時(shí)間后,黏接點(diǎn)易松動(dòng)甚至脫落,從而導(dǎo)致測量的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、重復(fù)性差。同時(shí),二氧化硅的光纖纖芯材料具有脆性,被用作傳感時(shí)可能由于受到不均勻應(yīng)力而損壞。將光纖光柵表面金屬化后進(jìn)行焊接封裝可以彌補(bǔ)上述不足。國內(nèi)外研究者對石英光纖表面化學(xué)鍍鎳開展了大量的研究工作。為了加強(qiáng)鍍層的附著力,將粗化引入進(jìn)光纖預(yù)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(shí)際應(yīng)用時(shí)會(huì)帶來光的損耗。為了獲得優(yōu)質(zhì)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(xué)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(xué)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(xì)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(fù)性好,易于光纖連接,光譜特性好,抗腐蝕,抗電磁干擾等特點(diǎn),得到了廣泛研究。目前報(bào)道的光

3、纖光柵傳感器可以檢測的物理量有:溫度,應(yīng)變,壓力,位移,壓強(qiáng),扭矩,加速度,電流,電壓,磁場,熱膨脹系數(shù),震動(dòng)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(diǎn),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(shè)計(jì)成為研究的熱點(diǎn)。
　　 本文研究了光纖光柵化學(xué)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(xué)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(zhì)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(xì)膩、附著力良好的鎳鍍層,鍍層的沉積速率為5.76μm/h。⑵運(yùn)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(xué)鍍鎳后光柵溫度靈敏度系數(shù),試驗(yàn)表明,石英光纖表面化學(xué)鍍鎳在達(dá)到一定厚度后可以改善光纖光柵對外界環(huán)境溫度的