Wie beeinflussen Temperaturbeständigkeit und Härte des Klebstoffs die Leistung bei nichtmetallischen Verpackungen?
Die Temperatur- und Härtebeständigkeit des Klebstoffs haben erheblichen Einfluss auf die Leistung von nichtmetallisch verpackten Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Sensoren, insbesondere hinsichtlich Dehnungstransfer und Langzeitstabilität.
1. Temperaturbeständigkeit:
Wenn die Temperaturbeständigkeit des Klebstoffs für die Betriebsumgebung nicht ausreicht, zersetzt er sich, erweicht oder verliert seine mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen. Dies führt zu:
- Schlechtem Dehnungstransfer: Der Klebstoff kann die Dehnung vom Trägermaterial nicht mehr effektiv auf das FBG übertragen, was zu ungenauen oder driftenden Messungen führt.
- Kriechen und Delamination: Bei hohen Temperaturen können Klebstoffe kriechen (sich unter konstanter Belastung langsam verformen) oder sogar vom FBG oder der Struktur abblättern, was zu Messfehlern und schließlich zum Sensorversagen führt. Beispielsweise können gewöhnliche klebegebundene Gitter bei Temperaturen um 300 °C versagen.
2. Härte:
Die Härte des Klebstoffs beeinflusst, wie effektiv und genau die Dehnung auf das FBG übertragen wird:
- Zu weich: Wenn der Klebstoff zu weich ist, kann er die Dehnung absorbieren oder dämpfen, was zu einer Unterschätzung der tatsächlichen Dehnung oder Hysterese bei den Messwerten führt. Dies reduziert die Empfindlichkeit und Genauigkeit des Sensors.
- Zu hart: Während eine hohe Härte im Allgemeinen einen guten Dehnungstransfer gewährleistet, können übermäßig harte oder spröde Klebstoffe Spannungskonzentrationen verursachen. Dies kann während der Installation oder unter erheblicher Belastung zu einer Beschädigung des FBG führen. Es ist auch entscheidend, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Klebstoffs eng mit dem des FBG und des zu messenden Objekts übereinstimmt, um durch Temperaturänderungen verursachte innere Spannungen zu vermeiden.
Um diese Einschränkungen zu überwinden, insbesondere in Hochtemperatur- oder anspruchsvollen Umgebungen, in denen Klebstoffkriechen oder -zersetzung ein Problem darstellt, werden häufig spezielle Verpackungslösungen eingesetzt. Beispielsweise ist der
OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating strain sensor mit einer nahtlosen Vollmetallrohrverkapselung konzipiert, die die mit Klebstoffen verbundenen Kriechprobleme beseitigt und für Langzeit-Schweißanwendungen bei hohen Temperaturen geeignet ist. Für nackte FBGs können Benutzer spezielle Hochleistungs-Klebstoffe auswählen, die auf ihre spezifischen Anwendungsanforderungen zugeschnitten sind.Unten sind einige Bilder des OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating strain sensor:
Weitere Details zu FBG-Dehnungssensoren finden Sie unter: OFSCN® Fiber Bragg Grating Strain Sensor