高温耐蚀光纤传感器：法布里珀罗与光栅结合的创新封装技术

"本文介绍了一种利用非本征型光纤法布里珀罗干涉仪(EFPI)和光纤布拉格光栅(FBG)制造的复合光纤传感器，该传感器能够同时测量温度和应力，并且经过了耐高温全金属无胶化封装处理。封装技术包括超高真空磁控溅射镀膜、电镀和激光焊接，使得传感器在290℃的高温环境下仍能保持稳定性能。传感器的应力灵敏度为90 pm/N，线性度约为0.9965，而温度灵敏度为12 pm/℃，线性度可达0.9988，具有良好的温度补偿能力。这些实验结果验证了所采用的封装技术的可行性和有效性。" 本文详细阐述了一种基于光纤光学的新型复合传感器设计，结合了EFPI和FBG两种光纤传感技术，旨在实现对温度和应力的同时精确测量。这种传感器的独特之处在于其耐高温全金属化封装，这一封装工艺采用了先进的技术手段，包括超高真空磁控溅射镀膜、电镀以及激光焊接。这些技术的应用确保了传感器在极端高温环境下的可靠性和稳定性。 首先，非本征型光纤法布里珀罗干涉仪（EFPI）是传感器的核心部分，它通过干涉效应对光信号进行调制，以检测微小的物理变化，如应变或温度。当环境应力改变时，EFPI的干涉图案会相应地发生变化，从而提供应力测量信息。 其次，光纤布拉格光栅（FBG）则是一个周期性折射率变化的区域，它反射特定波长的光，这个波长会随着温度的变化而变化。因此，FBG可以作为温度传感器，提供独立于EFPI的温度测量。 通过将这两者结合起来，复合光纤传感器可以同时监测温度和应力，这对于多种工业应用，如高温环境下的结构健康监测或热应力分析，具有重要意义。实验结果显示，在290℃的高温下，传感器的应力和温度灵敏度分别为90 pm/N和12 pm/℃，线性度良好，这表明传感器能够提供精确的测量数据并有效进行温度补偿。 封装过程中，超高真空磁控溅射镀膜技术用于在光纤表面沉积金属层，增强了传感器的机械强度和耐温性；电镀进一步增强了金属化封装，提高传感器的可靠性；最后，激光焊接确保了封装的密封性和整体结构的稳定性。 该研究成功地开发出一种耐高温全金属封装的光纤法布里珀罗干涉仪和光纤布拉格光栅复合传感器，其在高温环境下的优异性能和精确测量能力，对于未来光纤传感器在航空航天、能源、化工等领域的应用具有重要价值。