光纖光柵傳感器是以布拉格條件為基礎(chǔ)愕鼓，以光纖光柵為載體顶别，發(fā)展起來的一種本征波長調(diào)制型傳感器，利用透射或反射譜波長峰值的變
化拒啰，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對物理量的測量。但裸光纖光柵本身性質(zhì)限制了其直接使用范圍健爬，若想改變次情況需要對裸光纖光柵進(jìn)行封裝埂软，封裝的目
的主要起到增敏與保護(hù)作用必尼，封裝后光纖光柵具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度與較長的使用壽命，同時通過適當(dāng)?shù)姆庋b技術(shù)册着，可以提高光纖光柵的
溫度靈敏度。
一脾歧、光纖光柵溫度傳感器封裝形式
溫度是直接影響光纖光柵中心波長變化的因素之一甲捏。實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常把裸光纖光柵用作溫度傳感器，直接在實(shí)際工程中應(yīng)用鞭执。但是司顿，裸光纖
光柵本身性質(zhì)限制了其直接使用范圍，裸光纖的機(jī)械性能兄纺，抗蝕能力等不足以應(yīng)對日益復(fù)雜的使用環(huán)境大溜，若想改變情況需要對裸光纖光
柵進(jìn)行封裝，封裝的目的主要起到增敏與保護(hù)作用估脆，封裝后光纖光柵具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度與較長的使用壽命钦奋，同時通過適當(dāng)?shù)姆庋b技
術(shù)，可以提高光纖光柵的溫度靈敏度。目前付材，光纖光柵溫度傳感器封裝方法比較常用的有基片式朦拖、金屬管式和聚合物等方式。
1.1基片式封裝方法
基片式封裝方法比較常用厌衔，在實(shí)際工程中也有應(yīng)用璧帝。該封裝方法是把裸光纖光柵鑲嵌在襯底材料的表面。由于襯底材料的熱膨脹系數(shù)較
大葵诈，當(dāng)溫度變化時裸弦，這樣可以增大光纖光柵的縱向應(yīng)變，從而提高溫度靈敏度作喘。鋁合金通常在實(shí)際應(yīng)用中被選擇作為襯底材料理疙。
常采用槽結(jié)構(gòu)封裝的光纖光柵溫度傳感器設(shè)計(jì)理念。封裝結(jié)構(gòu)如下圖所示泞坦，將光纖光柵用環(huán)氧樹脂封裝固定在一個刻有細(xì)槽的鋁板內(nèi)
（鋁板為鋁合金）窖贤，細(xì)槽中心要與鋁板中軸線保持平行。當(dāng)封裝的時候贰锁，要保證光纖光柵平直赃梧，并處于細(xì)槽的底面軸線上。當(dāng)注入環(huán)氧
樹脂時豌熄，要對其進(jìn)行適當(dāng)加熱授嘀，目的是增加環(huán)氧樹脂的流動性，以達(dá)到減小氣泡形成的效果锣险，當(dāng)細(xì)槽內(nèi)充滿環(huán)氧樹脂蹄皱，又不溢出槽外
時，便于加蓋封裝固定芯肤。在鋁板四個頂角上制作四個螺孔巷折，圖中左邊的兩個的起到把鋁條與被測物體固定到一起的作用，另一邊的兩個
兼有把保護(hù)鋁蓋片固定到鋁條上崖咨，把鋁條固定到被測物體上的雙重作用锻拘。鋁板與鋁蓋片的長度為4cm 到5cm ，鋁槽深與寬分別為
2mm和8mm击蹲。封裝后的光纖光柵傳感器署拟，與被測物體之間很容易被固定，鋁蓋片不影響溫度际邻、應(yīng)變傳遞到光柵上芯丧，不影響測量使用。
1.2聚合物封裝方式
聚合物封裝是指選用熱膨脹系數(shù)較大的聚合物材料作為封裝襯底世曾，當(dāng)外界溫度發(fā)生改變時缨恒，聚合物得膨脹使光柵產(chǎn)生應(yīng)變谴咸，即光纖
Bragg光柵產(chǎn)生應(yīng)變、溫度的雙重調(diào)制骗露。硅橡膠的熱膨脹系數(shù)要比環(huán)氧樹脂的熱膨脹系數(shù)大很多岭佳，但是封裝后的溫度傳感器靈敏度并沒
有比環(huán)氧樹脂封裝的溫度傳感器大，原因可能是環(huán)氧樹脂和鋼管的熱膨脹系數(shù)相近萧锉，增敏效果好珊随，而硅橡膠的熱膨脹系數(shù)比鋼管大很
多，在形變過程中鋼管的形變對硅橡膠的形變產(chǎn)生了抑制作用柿隙。
常見的幾種聚合物中叶洞，針對壓力傳感器，聚碳酸酯禀崖、聚乙烯和環(huán)氧樹脂 3 種壓力敏感封裝材料衩辟，采用聚碳酸酯聚合物的應(yīng)變響應(yīng)靈敏
度系數(shù)最佳。
1.3 金屬管封裝方法
常用細(xì)不銹鋼鋼管封裝光纖光柵溫度傳感波附。通常外徑為 2.0mm , 1.5mm , 1.0mm ,長度為 50mm ,10mm ,15mm 艺晴。各鋼管之間以及
光纖與鋼管之間都用膠粘接，封裝時掸屡，施加一定的預(yù)張力在光纖光柵上,就能使封裝后的傳感器封寞，具有良好的線性與重復(fù)性。由于光纖
的線性熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)小于鋼管的線性熱膨脹系數(shù)仅财，使封裝后光纖光柵很大程度提高了溫度靈敏度狈究。當(dāng)溫度變化時,鋼管膨脹對光柵產(chǎn)生
拉應(yīng)力,該應(yīng)力使布拉格波長產(chǎn)生漂移。在封裝過程中,對光纖光柵施加一定的預(yù)張力盏求，這樣封裝的光纖光柵的波長與溫度具有良好的線
性關(guān)系谦炒。
1.4光纖鍍金屬后封裝
采用磁控濺射技術(shù)，在光纖表面先鍍鎳再鍍金风喇，最后用電阻焊把光柵固定在銅質(zhì)毛細(xì)管中，是應(yīng)對可靠性失效的方法之一缕探。
1.5陶瓷基片嵌套管式
動力機(jī)械如電機(jī)魂莫，測溫要求將傳感器小型化的同時滿足其在20-200℃溫度范圍內(nèi)正常工作，且要求封裝材料耐高溫和抗電磁干擾爹耗。因
此選擇使用聚酰亞胺涂覆層光纖為溫度敏感元件耙考，采用管式封裝，外部材料為304不銹鋼潭兽。在兩端分別套有錐形保護(hù)套管倦始，采用玻璃纖
維耐高溫套管保護(hù)傳感器的尾纖，保證光纖光柵傳感器可以長期正常工作山卦。內(nèi)層封裝采用薄陶瓷基片以保護(hù)柵區(qū)部分鞋邑，并且在傳感器測
溫過程中固定住光纖使其無法晃動，以減小其他因素對測溫的影響，從而提高測溫的精度枚碗。嵌套式304不銹鋼管式封裝光纖光柵溫度傳
感器逾一，以陶瓷基片作為內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。該傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單肮雨、體型小遵堵、遲滯誤差小以及重復(fù)性良好等特點(diǎn)。
1.6小結(jié)
光纖光柵傳感器具有尺寸小怨规、重量輕陌宿、抗干擾能力強(qiáng)、耐腐蝕波丰、復(fù)用能力強(qiáng)壳坪、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)檫@些其他傳感器無法比擬的優(yōu)
點(diǎn)呀舔，使其在傳感領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用弥虐，同時也成為國內(nèi)外研究的焦點(diǎn)，近十年來光纖光柵傳感器的研究得到了快速的發(fā)展媚赖。但是霜瘪，人們對
其性能的要求，隨著光纖光柵傳感器應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大惧磺，也越來越高颖对。以此背景為基礎(chǔ)，本文對光纖布拉格光柵封裝技術(shù)進(jìn)行了簡要
的介紹磨隘。隨著工業(yè)和科研應(yīng)用場景的增加缤底，日后的光纖光柵傳感器封裝形式還會更加多樣。
（聲明：本文部分圖表參考自CNKI或SIPE數(shù)據(jù)庫論文番捂，期刊卷及DOI編號都已在引用部分標(biāo)出个唧；本公司可提供光纖光柵溫度傳感器，
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