环氧树脂掺加增韧剂埋入式FBG封装技术研究.pdf

《环氧树脂掺加增韧剂埋入式FBG封装技术研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、22传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第3O卷第3期环氧树脂掺加增韧剂埋入式FBG封装技术研究解建光，刘树龙(南京航空航天大学土木工程系。江苏南京210016)摘要：把环氧树脂与固化增韧剂按照一定质量比例混合，对光纤Bragg光栅(FBG)进行封装处理，封装后FBG应变与温度传感线性度非常好，相关系数到达0．99以上，应变与温度灵敏度系数分别达到了1．8pm／lO和144．9pnr／~C，与裸FBG测试结果相比，应变灵敏度系数提高了1，64倍，温度灵敏度系数提高了l4．3倍，抗压强

2、度达到了70MPa，完全满足用于沥青混凝土路面结构监测要求。关键词：光纤Bragg光栅；封装技术；应变特性；温度传感中图分类号：TN253文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)03-0022-03StudyontheembedmentencapsulationtechniqueofepoxyresinmixedwithtougheningagentofFBGXIEJian‘guang，LIUShu。long(DepartmentofCivilEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsand

3、Astronautics，Nanjing210016，China)Abstract：FiberBragggrating(FBG)ispackagedbyacompoundcontainingepoxyresinandtougheningagentmixedincertainmassproportion．ThepackagedFBGperformsagoodlineariy，thecorrelationcoeficientreaches0．99．Thestrainandtemperaturesensitivitycoefficientsreach1

4、8pm／lOandl44．9pm／~C．ComparedwiththenakedFBG．thestrainandtemperaturesensitivitycoeficientsareincreased1．64and14．3timesrespectively．ThecompressivestrengthofthepackagedFBGis70MPa．Theseperformanceswillcompletelysatisfytherequirementofmonitoringasphaltconcretepavement．Keywords：fib

5、erBragggrating(FBG)；encapsulationtechnique；straincharacteristics；temperaturesensing0引言于沥青7昆凝土的内部环境。但选择何种聚合物材料，是保光纤Bragg光栅(fiberBragggrating，FBG)是近年发展证光纤光栅封装元件质量的关键，而良好的封装技术则是起来的一种新型的光学无源器件，与传统电学类传感器相保证其适用化的必要条件。本文按照一定的比例将环氧树脂与某种增韧剂按照一比，具有精度高、抗电磁干扰能力强、重复性好和长期稳定定质量比例均匀混合后，对FBG进

6、行封装处理，FBG封装的特点，并且集传感与传输为一体、易于复用和构成传感网元件的应变与温度传感线性度和重复性非常好，应变与温络，因而被普遍认为是当前最具发展潜力的传感方式。度灵敏度系数分别达到1．8pm／×10和144．9pm／~C，与近年来，光纤光栅传感器在各种土木结构的无损检测方面裸光栅的测试结果相比应变灵敏度系数提高了1．64倍，温得到了世界各国的广泛关注，但在沥青?昆凝土路面结构监度灵敏度系数提高了l4．3倍，这种材料抗压强度为测方面还处于起步阶段，研究甚少。然而，由于光纤光70MPa，满足沥青混凝土路面结构监测的要求。栅过于脆弱、抗剪切

7、能力较差以及工作环境恶劣，在实际使1传感器应变与温度传感模型用中必须对其进行有效的封装保护，然后再埋入沥青混凝FBG中心波长A可表达为A=2nA，(1)土内部。目前，FBG已报道的封装方法有：聚合物封装式中nef为有效折射系数，以为光栅间距。不考虑光纤光法、半金属管封装法、钢片封装法、金属管封装法栅应变与温度的耦合作用，光纤光栅有应变与温度效应，有等，其中，第二，第三和第四种封装方法不适于沥青混凝土的酸碱性和潮湿环境，长期监测引起金属产生锈蚀，性能={l一字+P12)]+)ix，降低，且价格昂贵。第一种方法更经济，且工艺简单，适合(2)收稿日期：

8、2010-08-23第3期解建光，等：环氧树脂掺加增韧剂埋入式FBG封装技术研究23式中AA为波长变化，P与P为光弹常数，为泊松比，26