光纖光柵傳感器的封裝技術(shù)-資料下載頁
2025-07-13 21:26本頁面
【正文】 其次，玻璃毛細(xì)管和光纖光柵有著基本相同的熱膨脹系數(shù)，在溫度發(fā)生變化的過程中，玻璃毛細(xì)管與光纖光柵之間不會(huì)產(chǎn)生額外的應(yīng)力。陶瓷封裝的高溫光纖光柵溫度傳感器具有高絕緣性能，可用于強(qiáng)電場、強(qiáng)磁場的電力場所(發(fā)電廠和變電站等)的溫度監(jiān)測。首先，將粘膠處的光纖涂覆層剝?nèi)?，由于高溫將燒毀光纖涂覆層，會(huì)使燒毀的涂覆層雜質(zhì)介于光纖包層和膠水之間，導(dǎo)致光纖和膠水產(chǎn)生挪動(dòng)，最終減弱傳感器對外界應(yīng)變的屏蔽能力。膠粘技術(shù)可以廣泛地用于以上三種封裝結(jié)構(gòu)。高溫膠水的壽命直接影響傳感器的使用壽命，膠水的老化、脆化等不良影響將降低傳感器的可靠性和重復(fù)性。為了提高傳感器的使用壽命可以采用金屬焊接法對光纖光柵的尾纖進(jìn)行固定，僅適用于金屬封裝的溫度傳感器b的結(jié)構(gòu)。（1）去涂覆層化學(xué)的方法用有機(jī)溶劑溶解光纖表面的涂覆層。常用的有機(jī)溶劑包括丙酮，含氯烷烴和酮的混合溶劑以及二氯甲烷溶液。其中，二氯甲烷溶液效果不錯(cuò)。（2）磁控濺射在濺射系統(tǒng)中，陰極一般是靶材，載能粒子是氣體，在高電壓和高真空的作用下，使濺射氣體發(fā)生電離，從而產(chǎn)生帶正電的載能粒子，在電場的作用下加速轟擊靶材，這樣靶材的原子或分子就會(huì)被轟擊出來并沉積在基片上，這就是濺射成膜的基本原理。磁控濺射鍍膜的流程如圖410所示，要小心將光纖光柵固定在鍍膜的夾具上，將尾纖用錫紙包住。圖410磁控濺射鍍膜的流程本次鍍膜的目的是為了使光纖光柵導(dǎo)電，以方便下一步的電鍍，此次鍍銀的厚度在100200nm即可。將夾具取出來，將鍍膜后的光纖光柵取下來，經(jīng)整理后存放。要盡量快的對鍍膜后的光纖光柵進(jìn)行電鍍，以免其表面氧化和沾上油污等影響后面的電鍍。（3）電鍍 電鍍過程，就是將鍍層金屬作為陽極，將被鍍件(導(dǎo)電的)作為陰極，在一定的直流電流的作用下，使電解質(zhì)溶液中的金屬離子得到電子被還原，不斷的沉積在陰極被鍍件表面的過程。電鍍是一種電化學(xué)方法，是一種在電解質(zhì)溶液中進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。當(dāng)電路接通時(shí)，與電源正極相連的陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，與電源負(fù)極相連的陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。本文采用的酸性硫酸鹽電鍍銅的方案。在電鍍的過程中，主要發(fā)生的反應(yīng)是在陰極上，溶液中的CU2+得到電子還原為銅，沉積在鍍過銅的光纖光柵的表面。其反應(yīng)式為: 酸性硫酸鹽電鍍銅原理圖如圖411，裝接陰極和陽極，在直流源的正極接一根小銅棒，負(fù)極先接銅絲試鍍，若銅絲表面有新的銅層出現(xiàn)則證明一切正常可以對光纖光柵電鍍了。將磁控濺射過銀層并處理過的光纖光柵接在直流源的負(fù)極，打開電源，就可以對光纖光柵進(jìn)行電鍍了。圖411 酸性硫酸鹽電鍍銅原理圖激光焊接就是利用高輻射強(qiáng)度的激光束經(jīng)過光學(xué)聚焦后，使激光焦點(diǎn)的功率密度在104107W/cm2，將加工工件放在激光焦點(diǎn)附件就可以加熱熔化實(shí)現(xiàn)焊接。激光焊接的參數(shù)包括:激光的功率密度，峰值功率和激光的作用時(shí)間。將鍍鋼的光纖光柵和不銹鋼片通過特制的夾具固定。要保證光纖光柵和不誘鋼片緊密接觸，光纖光柵要保持平直并施加一定的預(yù)應(yīng)力。將夾具放在激光焊接機(jī)的支架上，打開電子顯微鏡，邊觀察邊調(diào)節(jié)夾具的位置，使激光束正好打在焊縫的位置。打開稀有氣體的噴頭對焊縫進(jìn)行保護(hù)，打開激光焊接機(jī)即可進(jìn)行激光焊接。通過電子顯微鏡的觀察來控制焊接的位置和長度，焊接到合適的長度后停止焊接。焊接結(jié)束后將夾具取下來，焊接另一邊的焊縫，方法同上。焊接封裝后的結(jié)構(gòu)如圖412，圖412鍍銅光纖光柵的全金屬封裝圖413 全金屬封裝光纖光柵溫度傳感器應(yīng)變曲線圖參考文獻(xiàn)[1] 光纖光柵溫度傳感器抗應(yīng)變串?dāng)_設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究, 鄭祥亮,碩士論文，電子科技大學(xué)[2] 高溫光纖光柵的制備與研究, 楊樟成，碩士論文，中國計(jì)量學(xué)院[3] 金屬化封裝光纖光柵傳感技術(shù)研究,水彪,碩士論文，武漢理工大學(xué)[4] 「D].大連:大連理工大學(xué)，2008.[5] 童崢嶸，黃勇林，[6] Yongxing Guo, Weldingpackaged accelerometer based onmetalcoated FBG, CHINESE OPTICS LETTERS,2013[7]高靈敏度的光纖光柵壓力傳感器，劉波，碩士論文，武漢理工大學(xué)17
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