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基于正交试验的光纤传感器金属化连接工艺优化*

2012-12-07陈伟民

传感器与微系统 2012年4期

刘 浩,陈伟民,章 鹏,吴 俊,刘 立

(重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室,重庆400044)

0 引言

相比于电学量传感器,光纤传感器具有测量精度高、可靠性强、抗电磁干扰、体积小、便于复用等优点,在结构应力、应变监测领域得到了广泛的应用[1~4]。但是光纤传感器质脆、抗剪切能力差的缺点使得其在应用过程中极易受到损坏,从而使光纤传感器失效,严重影响传感器性能的发挥。因此,在实际的结构监测中需要对裸光纤传感器进行封装,目前,光纤传感器的封装形式主要有表面式和埋入式2种,但不管何种封装形式都存在粘接剂[5~7]。粘接剂的材料特性与光纤传感器和被测基体不同,造成光纤传感器感受的应变与被测基体真实应变有所差异,应变传递不准确。现有的粘接剂主要为环氧类有机粘接剂,环氧粘接剂为各向异性材料,其长期蠕变特性几乎不可避免,造成测量结果的可靠性差,会间接大幅度降低光纤应变/应力传感器高灵敏度与高稳定度性能的发挥。

为了克服环氧类有机胶带来的测量可靠性差,应变传递不准确的问题,自主开发了粒子扩散系统对光纤传感器进行金属化连接以实现无胶封装。在金属化连接工艺中,金属粘接层作为光纤传感器和基体材料连接的中间环节,其质量直接关系着光纤传感器金属化连接的成功与否。为了简化研究,以金属粘接层与基体结合强度作为金属粘接层质量的评价指标,本文拟采用正交试验定量分析光纤传感器金属化连接工艺参数对粘接层与基体结合强度的影响,为优化光纤传感器金属化连接工艺奠定基础。……

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