光纖光柵傳感器酸堿耐久性研究.pdf

1、光纖光柵安全監(jiān)測系統(tǒng)在地質(zhì)復(fù)雜、氣候環(huán)境十分嚴(yán)苛的工作環(huán)境中長期監(jiān)測高陡邊坡與危巖落石，承擔(dān)為高速鐵路安全運(yùn)行保駕護(hù)航的任務(wù)。而高速鐵路設(shè)計年限最低在30年左右，按照鐵路一級標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)達(dá)到100年。因此，光纖光柵傳感器對環(huán)境的敏感性以及耐久性成為人們關(guān)注的首要問題。
　　 光纖光柵的材料是二氧化硅，環(huán)境耐久性很好，但由于其自身的纖細(xì)脆弱性很難直接用于工程監(jiān)測，因此需要對光纖光柵進(jìn)行封裝保護(hù)。封裝后的FBG傳感器長期應(yīng)用于復(fù)雜嚴(yán)苛

2、的環(huán)境中，各個部分在使用過程仍會不可避免地發(fā)生損壞，這必將會影響FBG傳感器的性能，降低FBG傳感器壽命。因此，對光纖光柵傳感器進(jìn)行耐久性研究很有意義，但現(xiàn)今國際上對這方面的研究還很有限。
　　 本文就光纖光柵傳感器的酸堿耐久性展開研究，通過對兩種材料封裝的光纖光柵傳感器進(jìn)行酸堿加速試驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、傳感器性能、傳感器失效時間等各方面對比分析了FBG傳感器實(shí)驗(yàn)結(jié)果。以此實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)建立了數(shù)學(xué)模型，對傳感器的酸性環(huán)境實(shí)際使用壽命進(jìn)行

3、了預(yù)測分析。具體內(nèi)容安排如下:
　　 (1)本文描述了光纖光柵傳感技術(shù)的發(fā)展及其工程應(yīng)用，重點(diǎn)闡述了光纖光柵傳感器耐久性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
　　 (2)對光纖光柵的傳感原理進(jìn)行了介紹。報道了近年來光纖光柵的封裝技術(shù)，主要是分類介紹了光纖光柵傳感器的封裝形式、封裝材料。針對傳感器的封裝材料闡述工程應(yīng)用中導(dǎo)致傳感器失效的各種因素。
　　 (3)針對光纖光柵傳感器的酸堿耐久性實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了調(diào)研，根據(jù)其酸堿加速試驗(yàn)相關(guān)文獻(xiàn)

4、、國際標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)際工況條件設(shè)計了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案。通過數(shù)據(jù)分析，就傳感器的表面直觀變化和性能變化對不同的光纖光柵傳感器進(jìn)行酸堿耐久性分析。結(jié)果表明:DG-4封裝的FBG傳感器堿性耐久性＞UV的酸性耐久性＞DG-4的酸性耐久性＞UV封裝的的FBG傳感器的堿性耐久性。
　　 (4)進(jìn)行了光纖光柵傳感器加速壽命預(yù)測數(shù)學(xué)模型的調(diào)研，選用逆冪律作為壽命預(yù)測數(shù)學(xué)模型，對其實(shí)際使用壽命進(jìn)行預(yù)測。UV、DG-4封裝的傳感器的酸性壽命預(yù)測結(jié)果分別為