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光纤布喇格光栅(Fibet Bragg grating,FBG)具有径细、质量轻以及集信息传输与传感于一体等优良特性,是智能结构首选的信息传输与传感的载体,也是智能金属结构采用的传感元件之一,广泛应用在各个工程领域中。光纤本身质脆,纤细的石英光纤抗弯强度差,特别是写入光栅后变得更易损坏,因此埋入金属基体之前,需要对其进行有效的保护。文章研究了激光焊接封装光纤光栅涉及到的光栅保护、宿主金属焊接试验、激光焊接封装过程以及焊接封装以后的传感特性等问题。主要内容如下:1)FBG封装保护。采用化学镀结合电镀的方法对FBG进行金属化,实验结果显示:FBG化学镀Ni,Cu层表面均光滑,连续,镀层均匀致密,没有明显的开裂和起皮等缺陷;表面化学镀Ni后电镀Ni,电镀Zn的FBG表面均平滑,光亮,没有明显的凸起颗粒,表层无裂纹。说明采用化学镀结合电镀的方法可以对FBG进行良好的金属化保护。2)金属化FBG的热压传感性能测试。结果显示:化学镀Ni电镀Ni和化学镀Ni电镀Zn金属化FBG中心波长随温度变化而发生线性变化,温度灵敏度分别为:20.23 pm/℃和34.36 pm/℃,分别是裸FBG温度灵敏度的2.04倍和3.55倍。镀Zn金属化FBG对瞬态温度变化响应趋势与裸FBG类似,这可能归因于镀层金属的热容量小,镀层厚度较薄。化学镀Ni结合电镀Ni和化学镀Ni结合电镀Zn金属化FBG中心波长与负载呈线性变化趋势,且应变灵敏度分别为:4.98pm/g和5.12pm/g。镀Zn金属化FBG的中心波长比裸FBG的稳定性稍低,中心波长偏差值分别为0.013nm和0.008nm,产生这种现象的原因可能为镀Zn金属化FBG具有较高的温度灵敏度。3)化学镀膜过程中本征应力演化的实时监测。提出基于光纤传感的化学镀膜过程中本征应力的计算模型,并对化学镀Cu和化学镀Ni过程中产生的本征应力进行了实时监测。实验结果显示:化学镀Cu过程中FBG中心波长发生蓝移,薄膜在生长过程中对监测光栅施加压应力,三次镀Cu实验中,产生的本征应力分别为:17.80Mpa、23.65Mpa和28.04Mpa;化学镀Ni实验结果显示:化学镀Ni试验中,监测光栅中心波长发生红移,累积应力表现为拉应力,整个化学镀Ni过程中产生的本征应力为12.92MPa。采用基于光纤传感的本征应力监测方法时传感器的应力灵敏度可以达到4.10 pm/MPa,准确度可达到0.24MPa。4)金属化FBG激光焊接封装。将金属化FBG激光焊接封装在银铜薄箔表面,制成传感头,分析了FBG在焊接封装后的热压传感特性。实验结果显示:金属化FBG和银铜共晶合金结合良好,焊缝较窄且连续,均匀细致。焊接封装FBG温度灵敏度为16.94 pm/℃,是裸FBG温度灵敏度的1.76倍。FBG中心波长与载荷呈线性变化趋势,焊接封装FBG的应变灵敏度为0.197 pm/g。研究了激光焊接过程中残余应力的产生对焊接封装FBG中心波长的稳定性,实验结果显示:在常温下,激光焊接封装FBG比裸FBG的稳定性稍差,在整个稳定性实验时间段内激光焊接封装的FBG和裸FBG中心波长的偏差分别为0.091nm和0.006nm,产生这种现象的原因可能为FBG在焊接封装过程中银铜共晶合金发生变形致使整个FBG传感器结构有残余应力,影响FBG中心波长的稳定性,此外,较高的温度灵敏度也影响着整个焊接封装FBG传感器中心波长的稳定性能。