金属管式封装光纤光栅温度传感器：性能提升与温敏特性

本文深入探讨了管式光纤光栅温度传感器的封装技术和其传感特性，重点关注了金属型封装方案。管式光纤光栅是一种基于光纤Bragg光栅（FBG）的传感器，它以其耐高温、抗干扰强、耐腐蚀等优点在多种环境下广泛应用。然而，裸露的FBG易受损，因此需要合适的封装方法来增强其耐用性。 1. 封装方案介绍 文章提到了两种管式封装方案：探头式保护型封装和温度增敏型封装。探头式封装利用外径5mm、内径4mm、长度50mm的304不锈钢管，作为保护套管，内部设置铜片支撑光栅。这种封装方式确保了光栅的机械保护，同时保持其温度灵敏度。而温度增敏型封装则通过使用热膨胀系数较大的材料，使得传感器对温度变化更为敏感。 2. 温度灵敏度分析 实验结果显示，探头式保护型封装的温度灵敏度系数为9.86 pm/℃，而温度增敏型封装的系数达到29.97 pm/℃，是裸光栅的三倍。这表明选择具有高热膨胀系数的材料可以显著提高传感器的温度敏感性。 3. FBG封装的优势 金属管式封装提供了结构紧凑、高强度、快速导热和小型化的特点，适合在各种复杂环境中部署。尽管这种封装方式已存在，但对于封装如何影响FBG的温敏特性的研究仍相对较少。 4. 实验研究与讨论 作者制作并测试了两种不同封装的FBG温度传感器，它们都显示出了对应力应变的不敏感特性，这对于在应力变化环境中的温度测量至关重要。这些研究结果为进一步优化金属管式封装FBG温度传感器的性能提供了基础。 5. 结论与展望 通过对比分析，本研究强调了封装材料和设计对传感器性能的重要性，特别是对提高温度灵敏度的贡献。未来的研究可能集中在开发更先进的封装技术，以实现更精确、更稳定的温度测量，同时保持FBG传感器的其他优势。 光纤光栅温度传感器的封装技术是提升其性能的关键因素之一。通过选择适当的封装材料和设计，可以有效地增强传感器的稳定性和灵敏度，使之更适合在各种苛刻条件下进行温度监测。