收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

光纤Bragg光栅表面金属化工艺及其传感性能研究

唐安琼  
【摘要】:光纤Bragg光栅传感器(FBG)以及基于FBG的光纤智能金属结构具有耐温耐压性好、抗电磁干扰、灵敏度高、精度高、传输距离远等特点,在土木工程、石油开采、航空航天等各种军用或民用领域内都有着广阔的应用前景。光纤智能金属结构的基础元件是FBG-金属复合结构,但其传统的胶粘集成法存在着诸多缺陷,因此人们便转向对FBG-金属复合结构“无胶粘接”集成技术的探索。“无胶粘接”集成法的核心是FBG的表面金属化处理,采用溅射法、化学气象沉积法、溶胶-凝胶法、电镀法、化学镀法等均可实现FBG的表面金属化,但现有工艺大都存在诸如工艺复杂、成本高昂、会损坏光栅结构等缺陷,且不适于实际应用。为此,有必要开发出一种简单可控、成本低廉而又不会对光栅结构造成损坏的表面金属化工艺。 本文在分析和总结了FBG表面金属化技术发展现状的基础上,针对现有工艺中存在的问题,报道了一种简单易行的光纤Bragg光栅表面金属化技术,成功地实现了FBG的表面金属化处理以及FBG-金属复合结构的“无胶粘接”集成。分别用OM、SEM、EDS、XPS、XRD、热振实验、热载实验以及应力加载实验等对FBG表面的涂层的各项性能与表面金属化处理后FBG传感性能进行了表征、标定。主要研究内容与结论可概括如下: 1.通过化学镀工艺,不需粗化处理即可在FBG和光纤表面沉积得到一层结合良好的Ni-P镀层。该镀层光滑平整、致密、无明显缺陷,且为非晶结构;XPS分析表明:镀层由71.73at%的镍与28.27at%的磷组成。 2.通过正交实验对化学镀工艺参数实现了优化,结果表明:①结合强度最大的工艺参数为:硫酸镍28g/L、次亚磷酸钠24g/L、硼酸10g/L、丙酸20mL/L、pH值3.0、温度80℃、时间40min,其结合强度为14.8N;②沉积速率最大的工艺参数为:硫酸镍23g/L、次亚磷酸钠29g/L、硼酸20g/L、丙酸15mL/L、pH值3.5、温度80℃、时间40min,其沉积速率为0.217mg/min·cm~2;③综合沉积速率、结合强度、镀液稳定性等指标,得到优化工艺为:硫酸镍21g/L、次亚磷酸钠23g/L、硼酸20g/L、丙酸20mL/L、pH值3.5、温度85℃、时间40min,其结合强度与沉积速率分别为:12.05N和0.172mg/min·cm2。 3.分别研究了粗化对结合强度、粗化对温度传感性能以及表面金属化对温度传感性能的影响,结果表明:粗化处理阻碍了镀层的沉积,并未能起到提高结合强度的作用;同时,粗化处理削弱了FBG中心Bragg波峰的强度,并破坏了FBG的精确度和稳定性;而表面金属化则几乎不影响FBG的精确度和稳定性。 4.通过金属喷涂法,实现了FBG-金属复合结构的“无胶粘接”集成,应变特性表明:无胶粘接法集成得到的复合结构保留了FBG的高精度和稳定等特点,具有优良的线性度和重复性;以胶粘法集成时,因无法完全固定,导致了受力时FBG与金属构件之间发生的相对位移,进而降低了复合结构的精确度和稳定性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 贾澎涛;邓军;张渤;梁淑慧;;基于3G的光纤Bragg光栅地层沉降监测系统[J];传感器与微系统;2013年09期
2 王鸣晓;李平雪;许杨涛;朱云晨;李舜;姚传飞;;An All-Fiberized Chirped Pulse Amplification System Based on Chirped Fiber Bragg Grating Stretcher and Compressor[J];Chinese Physics Letters;2022年02期
3 陈洁;谭志坚;刘玮强;邓司浩;王声翔;王立毅;郑海彪;卢怀乐;沈斐然;郝嘉政;周晓娟;周健荣;孙志嘉;何伦华;梁天骄;;First neutron Bragg-edge imaging experimental results at CSNS[J];Chinese Physics B;2021年09期
4 张柯;周敏康;程源;陈乐乐;罗覃;徐文杰;曹鲁帅;段小春;胡忠坤;;Testing the Universality of Free Fall by Comparing the Atoms in Different Hyperfine States with Bragg Diffraction[J];Chinese Physics Letters;2020年04期
5 过聪;孙帅帅;尉琳琳;田焕芳;杨槐馨;高舒;谭媛;李建奇;;Theoretical Simulation of the Temporal Behavior of Bragg Diffraction Derived from Lattice Deformation[J];Chinese Physics Letters;2020年07期
6 丁伟伟;邹早建;吴静萍;;固定于水面的多个半圆形结构物的水波Bragg反射[J];上海交通大学学报;2019年09期
7 韩旭;郭树城;韩爱福;杨斌;王大庆;刘超;王先红;;基于光纤Bragg光栅传感器的车辆载重动态检测系统的初步开发[J];通讯世界;2016年24期
8 周泰斗;梁小宝;李超;赵磊;王建军;景峰;;Spectral Beam Combining of Fiber Lasers by Using Reflecting Volume Bragg Gratings[J];Chinese Physics Letters;2016年12期
9 Chih-Chung WEN;Li-Hung TSAI;;Numerical Simulation of Bragg Reflection Based on Linear Waves Propagation over A Series of Rectangular Seabed[J];China Ocean Engineering;2008年01期
10 ;Investigation on reflection spectr a of chirped and phase-shifted fiber Bragg gratings[J];Optoelectronics Letters;2007年02期
11 ;Fire Detection Method Based on Identical Fiber Bragg Grating[J];Semiconductor Photonics and Technology;2006年04期
12 ;Improvement of Bragg Curve Detector Using in CIAE-AMS[J];Annual Report of China Institute of Atomic Energy;2006年00期
13 ;Superluminal Propagation in Er~(3+)-doped Fiber Bragg Grating[J];Semiconductor Photonics and Technology;2005年03期
14 ;Novel Tunable PMD Compensation Technology Using Linear Chirped Fiber Bragg Grating[J];Semiconductor Photonics and Technology;2004年03期
15 ;Photoluminescence and X-ray Diffraction of Distributed Bragg Reflector[J];Semiconductor Photonics and Technology;2004年03期
16 信思金;Characteristics of Smart Concrete with Fiber Optical Bragg Grating Sensor[J];Journal of Wuhan University of Technology-Materials Science;2004年02期
17 ;Special Apodized Fiber Bragg Grating for Flat-top Band-pass Reflectivity Filter[J];Semiconductor Photonics and Technology;2004年04期
18 ;Fiber Bragg Grating Pressure Sensor Based on Corrugated Diaphragm[J];Semiconductor Photonics and Technology;2004年04期
19 ;Simulation and Fabrication of Sampled Fiber Bragg Grating[J];Semiconductor Photonics and Technology;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 任国斌;王智;娄淑琴;简水生;;Bragg光纤的能带结构与模式[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议(OFCIO’2003)论文集[C];2003年
2 屈丽;卓仲畅;苏雪梅;;Slow and fast light in a Bragg gratings F-P cavity[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
3 陈志红;王丽慧;汪春梅;叶宏;;Bragg光纤光栅的实用化技术研究[A];2009年中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2009年
4 张人众;陶佳;Joshua Masinde Kundu;樊亚仙;陶智勇;;周期侧壁水槽中非Bragg禁带的调控[A];2018年全国声学大会论文集 B水声物理[C];2018年
5 赵俊荣;余震虹;;基于Levenberg-Marquardt的Bragg光纤光栅优化设计[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
6 马乔生;孟凡宝;常安碧;周传明;;用模式匹配法研究Bragg反射腔[A];四川省电子学会高能电子学专业委员会第四届学术交流会论文集[C];2005年
7 曾慧丹;刘焕文;唐国吉;;矩形Bragg防波堤引起线性长波共振反射的最优配置[A];第十六届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2013年
8 魏颖;焦明星;;保偏光纤Bragg光栅传感特性的实验研究[A];高精度几何量光电测量与校准技术研讨会论文集[C];2008年
9 董小鹏;李杰;戎华北;周金龙;周建华;;少模光纤Bragg光栅及其在折射率测量中的应用[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
10 陈超;杨睿;于永森;陈岐岱;孙洪波;;光纤Bragg光栅检测飞秒激光作用区域的热效应[A];全国第15次光纤通信暨第16届集成光学学术会议论文集[C];2011年
11 王云新;刘铁根;江俊峰;张以谟;;便携式光纤Bragg光栅解调系统[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年
12 张川;刘婷;宋济钧;樊亚仙;陶智勇;;Bragg禁带中缺陷模的对称性研究[A];中国声学学会2017年全国声学学术会议论文集[C];2017年
13 刘翔;韦煊;;光纤Bragg光栅的制造[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
14 王艳;闫卫平;;基于不同材料的光纤Bragg光栅压力传感器设计[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
15 张威;倪爱清;王继辉;冀运东;;基于光纤Bragg光栅对复合材料冲击累计损伤的检测[A];第17届全国复合材料学术会议(复合材料检测与测试技术分论坛)论文集[C];2012年
16 刘翔;韦煊;;光纤Bragg光栅的制造[A];'99十一省(市)光学学术会议论文集[C];1999年
17 杨利;黄卫平;;高阶光纤Bragg光栅中的切趾效应[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
18 阮驰;崔崧;高应俊;;光纤Bragg光栅在石油领域中的应用研究[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(OFCIO’2001)论文集[C];2001年
19 邹喜华;潘炜;罗斌;闫连山;;光纤Bragg光栅滤波响应的轴向分布特性研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
20 张宝健;梁丽勤;;基于光纤Bragg光栅传感器的水坝健康监测系统设计[A];中国仪器仪表学会第十二届青年学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 李苗;分布式高频天地波雷达海洋表面流反演算法研究[D];武汉大学;2019年
2 程源;Bragg衍射型原子干涉重力测量的实验研究[D];华中科技大学;2018年
3 林晨曦;Bragg光纤带隙调控光传输特性与工艺制备[D];清华大学;2007年
4 李柯;基于全数字超高频雷达海浪Bragg与非Bragg散射机理研究[D];武汉大学;2015年
5 陆观;光纤Bragg光栅在智能材料结构健康监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2011年
6 蒋善超;光纤Bragg光栅监测系统研制优化及其边坡工程应用研究[D];山东大学;2016年
7 罗彬彬;光纤Bragg光栅传感技术及其生化传感应用研究[D];电子科技大学;2012年
8 何晓颖;新型Bragg光栅及其在可调谐半导体激光器中的应用[D];华中科技大学;2009年
9 邹红波;光纤Bragg光栅传感系统若干技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
10 程旭升;聚合物Bragg光纤光栅的制作及其传感特性的研究[D];中国科学技术大学;2011年
11 孙曼;光纤Bragg光栅传感技术用于工程结构安全监测的研究[D];四川大学;2005年
12 高帆;基于Bragg体光栅的光束近场特性与控制技术研究[D];苏州大学;2016年
13 吴晓冬;光纤Bragg光栅应变传感技术及其应用研究[D];浙江大学;2005年
14 于永森;Bragg光纤光栅的制作及在传感器和光纤放大器中应用研究[D];吉林大学;2005年
15 冯艳;埋入金属结构的光纤Bragg光栅传感性能研究[D];南昌大学;2009年
16 张丽;基于掺铒(Er~(3+))光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究[D];太原理工大学;2015年
17 黄雪峰;光纤Bragg光栅测量理论及其在动力工程中应用的研究[D];浙江大学;2008年
18 钱颖;光纤光栅传感技术基础研究[D];吉林大学;2009年
19 陈超;耐高温光纤光栅的飞秒激光制备及其应用研究[D];吉林大学;2014年
20 芦吉云;光纤光栅在智能结构动态监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 唐安琼;光纤Bragg光栅表面金属化工艺及其传感性能研究[D];重庆大学;2012年
2 李慧生;Bragg光纤在光纤放大器中的理论研究[D];山西大学;2005年
3 秦颖;光纤Bragg光栅化学敏感特性的基础研究[D];吉林大学;2006年
4 刘静娴;Bragg光纤传输特性理论分析和仿真[D];电子科技大学;2007年
5 杜洋;Bragg光纤光栅传感及解调系统关键技术研究[D];长春理工大学;2019年
6 刘小敏;基于光纤Bragg光栅的桥梁应力监测系统研究[D];安徽工业大学;2019年
7 张敏;水面多块竖直薄板消浪机理研究[D];武汉理工大学;2018年
8 李宁;光纤Bragg光栅温度/应变解调仪设计[D];太原理工大学;2019年
9 曹璨;基于光纤Bragg光栅的力传感技术研究[D];沈阳工业大学;2019年
10 雷玮;基于腔衰荡光谱技术的光纤Bragg光栅反射率测量[D];长江大学;2019年
11 王馨;基于Bragg体光栅的带阻滤波技术研究[D];苏州大学;2018年
12 覃瑶;碲酸盐实芯Bragg光纤传输特性以及超连续研究[D];南京邮电大学;2018年
13 茶映鹏;用于大坝安全监测的光纤Bragg光栅传感技术研究[D];南昌大学;2019年
14 林敏;基于光纤Bragg光栅的超声检测技术及其在钢轨上应用的研究[D];厦门大学;2017年
15 李杨;用于高功率飞秒光脉冲传输的单基模空心Bragg光纤[D];安徽大学;2018年
16 王晶晶;Bragg光纤的传输特性研究及其结构设计[D];北京交通大学;2007年
17 王雯;中红外传输空心Bragg光纤[D];清华大学;2009年
18 张永睿;Bragg少模光纤的设计与性能分析[D];南京邮电大学;2017年
19 曹雪梅;倏逝波光纤Bragg光栅传感器理论及应用研究[D];重庆理工大学;2012年
20 陈超;Bragg光纤光栅飞秒激光微纳制备及其应用的研究[D];吉林大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978