一种抗弯曲和扭曲的长周期光纤光栅传感器保护方法，其特征是方法步骤为：（１）去除涂敷层；（２）除油；（３）敏化；（４）活化；（５）长周期光纤光栅的化学镀；（６）化学镀后的长周期光纤光栅的电镀过程。本发明专利技术的优点是：（１）自由状态下对裸长周期光纤光栅传感器进行表面化学镀结合电镀一定厚度的Ｎｉ－Ｐ合金层，使它呈刚性状态。因而不会因弯曲和扭曲，使其中心波长改变，进而克服其作为其它物理量传感（如温度、应力）使用过程中的弯曲与扭曲交叉敏感性；（２）化学镀结合电镀Ｎｉ－Ｐ合金层有效地加强了长周期光纤光栅抵御恶劣环境的能力，起到了良好的保护作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光纤光栅传感器保护方法，尤其涉及一种抗弯曲和扭曲的长周期 光纤光栅传感器保护方法。
技术介绍
关键结构由于过热，裂缝、疲劳、应力集中等成为发生各类事故的主要原因之一， 甚至产生灾难性的后果。为了预测并防止事故发生，科学家和技术人员正在努力研究智能 化的结构，而传感技术是智能结构的关键技术之一。光纤具有径细、柔韧、质轻以及优良的 可埋入性、集信息传输与传感于一体、抗电磁干扰、固有的安全性、耐高温、抗腐蚀等到优良 的特性，是智能结构首选的信息传输与传感的载体，称之为“光纤智能结构”。目前光纤智 能结构已成功地应用于桥梁、机器人、大坝中。在已有的各类传感器中，其中以波长调制型 光纤传感器中的光纤光栅传感器最为普遍。当应力、应变、温度、浓度等外界环境的变化时 将引起光纤有效折射率或光栅周期等参数的变化，使光纤光栅的谐振波长发生变化，因此， 光纤光栅是性能优良的敏感元件，测量光栅谐振波长的变化就可以获得周围环境参量的变 化，并且光纤光栅传感信息通常是以波长编码的，这就克服了强度调制传感器必须补偿光 纤连接器和耦合器损耗及光源输出功率起伏的不足。根据光纤光栅周期的长短，通常把小 于1 μ m的光纤光栅称为短周期光纤光栅，又称为布拉格光纤光栅(FBG)，而大于1 μ m的光 纤光栅称为长周期光纤光栅(LPG)。目前，工程中已大量使用的光纤光栅是由光纤的光敏特性(当光纤纤芯在受到特 定波长和高于一定强度的激光照射时，折射率发生的变化)写入的FBG，但是这种光栅热稳 定差，因此不能用于较高的温度；而且灵敏度低(温度灵敏度约为10pm/°C )，因此，需精密 的解调设备。而长周期光纤光栅可以做到相对于FBG高近十倍灵敏度(视不同的方法有所 区别)，更为有价值的是，由于其周期较长，更容易使用弹光效应(应力引起材料折射率变 化的现象)形成的光纤光栅，其特点是利用周期性的残余应力释放，或光纤物理结构变化 从而轴向周期性地改变光纤的应力分布，而这种光栅能耐至少800°C的高温，因此是高温环 境下良好的传感器。但是，LPG纤细，极易弯曲和扭曲，且其中心波长对光栅的弯曲和扭曲 非常敏感，因而当测试时，极易发生温度、应力等待测物理量与光栅弯曲与扭曲的交叉敏感 性，进而影响测试精度，因此，使LPG在传感过程中不变形，是LPG传感器实用化的关键。另 外，要发挥长周期光纤光栅的高温下工作优势，不能再使用聚合物保护层，因而需对长周期 光纤光栅更好的保护。而研究表明，自由状态下LPG的表面金属化在给它提供良好的保护 的同时，可使其LPG不发生弯曲和扭曲。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，使 长周期光纤光栅传感器抗弯曲和扭曲，进而消除其弯曲和扭曲交叉敏感性，并给光栅提供 良好的保护。本专利技术是这样来实现的，其特征是方法步骤为(1)去除涂敷层采用丙酮浸泡光纤10 30分钟，然后用浸沾有酒精的棉花团轻 轻除去涂敷层；(2)除油用超声波酒精清洗长周期光纤光栅传感器表面上的油污5 10分钟， 再用超声波蒸馏水洗5 10分钟；(3)敏化将长周期光纤光栅浸泡在敏化液里，敏化液由氯化亚10 20g/L和盐 酸30 40ml/L混合组成，敏化温度25 35°C，pH值为1 2，敏化时间10 15min，在其 表面形成催化膜；(4)活化将长周期光纤光栅浸泡在活化液里，活化时间10-15分钟，温度 25-350C，活化液由氯化钯0. 1 0. 5g/L和盐酸1 6ml/L混合组成，活化后用蒸馏水清洗 3 5分钟；(5)长周期光纤光栅的化学镀将长周期光纤光栅穿过带两头紧套耐酸碱的硅胶 管的长细玻璃管中，其中刻有光栅的部分和剥去原有硅烷树脂或环氧树脂类的涂敷层的部 分位于玻璃管中，尾纤在硅胶管中，长细玻璃管平放于恒温水浴箱中的方形架子上，硅胶管 向上翘起，以防止化学镀液溢出；将恒温水浴箱加满水并浸没长细玻璃管，使水温保护恒定 温度，注入化学镀液，化学镀液的配方由硫酸镍20 35g/L、次亚磷酸钠15 35g/L、丙酸 10 25ml/L和硼酸10 30g/L混合而成，pH值为4 6，温度为80 90°C，化学镀时间 1 2小时；(6)化学镀后的长周期光纤光栅的电镀过程将化学镀好的长周期光纤光栅一头 尾纤贴好铜电极后，另一头穿入圆柱形玻璃管中，从紧套耐酸碱的硅胶管的小孔穿出，用结 扎器将中间有尾纤的硅胶管扎紧，化学镀好的长周期光纤光栅应处于圆柱形玻璃管的中 央，带铜电极的长周期光纤光栅一头尾纤固定于玻璃管壁上，固定时保持长周期光纤光栅 不弯曲不扭曲的自由状态，将圆柱形玻璃管垂直固定在试管架上，将铜电极及镍板电极经 导线接入直流电源进行电镀，电镀液配方由硫酸镍180 300g/L、氯化镍30 50g/L、硼酸 35 40g/L和十二烷基硫酸钠0. 05 lg/L混合组成，pH值为3 5，温度为18 45°C。本专利技术的优点是(1)自由状态下对裸长周期光纤光栅传感器进行表面化学镀结 合电镀一定厚度的Ni-P合金层，使它呈刚性状态。因而不会因弯曲和扭曲，使其中心波长 改变，进而克服其作为其它物理量传感(如温度、应力)使用过程中的弯曲与扭曲交叉敏感 性；(2)化学镀结合电镀Ni-P合金层有效地加强了长周期光纤光栅抵御恶劣环境的能力， 起到了良好的保护作用。附图说明图1为本专利技术化学镀装置的结构示意图。图2为本专利技术电镀装置的结构示意图。图3为本专利技术裸长周期光纤光栅经过化学镀结合电镀M-P合金后的光谱图。具体实施例方式实施例一本专利技术是这样来实现的，方法步骤为(1)去除涂敷层采用丙酮浸泡光纤10分钟，然后用浸沾有酒精的棉花团轻轻除 去涂敷层；(2)除油用超声波酒精清洗长周期光纤光栅传感器表面上的油污5分钟，再用超 声波蒸馏水洗5分钟；(3)敏化将长周期光纤光栅浸泡在敏化液里，敏化液由氯化亚10g/L和盐酸 30ml/L混合组成，敏化温度25°C，pH值为1，敏化时间lOmin，在其表面形成催化膜；(4)活化将长周期光纤光栅浸泡在活化液里，活化时间10分钟，温度25°C，活化 液由氯化钯0. lg/L和盐酸lml/L混合组成，活化后用蒸馏水清洗3分钟；(5)如图1所示，长周期光纤光栅的化学镀将长周期光纤光栅4穿过带两头紧套 耐酸碱的硅胶管3的长细玻璃管5中，其中刻有光栅的部分和剥去原有外硅烷树脂或环氧 树脂类的涂敷层的部分位于玻璃管5中，尾纤在硅胶管3中，长细玻璃管5平放于恒温水浴 箱2中的方形架子6上，硅胶管3适当向上翘起，以防止化学镀液溢出。将恒温水浴箱加 满水并浸没长细玻璃管5，使水温保护适当的恒定温度，注入化学镀液，化学镀液的配方由 硫酸镍20g/L、次亚磷酸钠15g/L、丙酸10ml/L和硼酸10g/L混合而成，pH值为4，温度为 80°C，化学镀时间1小时；(6)如图2、图3所示，化学镀后的长周期光纤光栅的电镀过程将化学镀好的长周 期光纤光栅一头尾纤12贴好铜电极11后，另一头穿入圆柱形玻璃管13中，从紧套耐酸碱 的硅胶管15的小孔17穿出。用结扎器16将中间有尾纤12的硅胶管15扎紧，化学镀好的 长周期光纤光栅应处于圆柱形玻璃管13的中央，带铜电极11的长周期光纤光栅一头尾纤 12固定于玻璃管13壁上，固定时注意保持长周期光纤光栅不弯曲不扭曲的自本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抗弯曲和扭曲的长周期光纤光栅传感器保护方法，其特征是方法步骤为： （１）去除涂敷层：采用丙酮浸泡光纤１０～３０分钟，然后用浸沾有酒精的棉花团轻轻除去涂敷层； （２）除油：用超声波酒精清洗长周期光纤光栅传感器表面上的油污５～１０分钟，再用超声波蒸馏水洗５～１０分钟； （３）敏化：将长周期光纤光栅浸泡在敏化液里，敏化液由氯化亚１０～２０ｇ／Ｌ和盐酸３０～４０ｍｌ／Ｌ混合组成，敏化温度２５～３５℃，ｐＨ值为１～２，敏化时间１０～１５ｍｉｎ，在其表面形成催化膜； （４）活化：将长周期光纤光栅浸泡在活化液里，活化时间１０－１５分钟，温度２５－３５℃，活化液由氯化钯０．１～０．５ｇ／Ｌ和盐酸１～６ｍｌ／Ｌ混合组成，活化后用蒸馏水清洗３～５分钟； （５）长周期光纤光栅的化学镀：将长周期光纤光栅穿过带两头紧套耐酸碱的硅胶管的长细玻璃管中，其中刻有光栅的部分和剥去原有硅烷树脂或环氧树脂类的涂敷层的部分位于玻璃管中，尾纤在硅胶管中，长细玻璃管平放于恒温水浴箱中的方形架子上，硅胶管向上翘起，以防止化学镀液溢出；将恒温水浴箱加满水并浸没长细玻璃管，使水温保护恒定温度，注入化学镀液，化学镀液的配方由硫酸镍２０～３５ｇ／Ｌ、次亚磷酸钠１５～３５ｇ／Ｌ、丙酸１０～２５ｍｌ／Ｌ和硼酸１０～３０ｇ／Ｌ混合而成，ｐＨ值为４～６，温度为８０～９０℃，化学镀时间１～２小时； （６）化学镀后的长周期光纤光栅的电镀过程：将化学镀好的长周期光纤光栅一头尾纤贴好铜电极后，另一头穿入圆柱形玻璃管中，从紧套耐酸碱的硅胶管的小孔穿出，用结扎器将中间有尾纤的硅胶管扎紧，化学镀好的长周期光纤光栅应处于圆柱形玻璃管的中央，带铜电极的长周期光纤光栅一头尾纤固定于玻璃管壁上，固定时保持长周期光纤光栅不弯曲不扭曲的自由状态，将圆柱形玻璃管垂直固定在试管架上，将铜电极及镍板电极经导线接入直流电源进行电镀，电镀液配方由硫酸镍１８０～３００ｇ／Ｌ、氯化镍３０～５０ｇ／Ｌ、硼酸３５～４０ｇ／Ｌ和十二烷基硫酸钠０．０５～１ｇ／Ｌ混合组成，ｐＨ值为３～５，温度为１８～４５℃。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：饶春芳，张华，禹业晓，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]
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