CTE匹配在封装中的应用

如果在钢管和光纤之间的CTE差异过大,加热时会发生什么?

如果在加热过程中钢管和光纤之间的热膨胀系数(CTE)差异过大,可能会出现几个关键问题,主要影响光纤传感器的性能和寿命:

  1. 光纤应变:随着温度升高,钢管和光纤的膨胀速率会不同。如果钢管的 CTE 远高于光纤,钢管膨胀得更多,会给光纤带来拉伸应变。反之,如果光纤的 CTE 更高(在这种特定的材料组合中不太常见),它会被压缩。过度的应变会导致:

    • 光纤损坏/断裂:超出弹性极限后,光纤可能会遭受微观损伤,甚至宏观断裂,尤其是在反复的热循环下。
    • 信号损耗:光纤上的应变会引起微弯或宏弯,导致光衰减增加和信号损耗。
    • 测量误差(针对传感器):在光纤布拉格光栅(FBG)传感器中,应变直接影响布拉格波长。CTE 失配引起的不可控且不一致的应变将引入显著的温度或应变测量误差,使传感器不可靠。
  2. 封装分层/失效:不同步的膨胀会给光纤与管内表面之间的界面带来应力。这可能导致内部涂层或粘合材料分层,甚至损坏管子本身,如果力足够大且管材不是非常延展的话。

  3. 滞后和漂移:由于摩擦和塑性变形,CTE 失配引起的应变在冷却后可能不会完全可逆,导致传感器读数出现滞后和校准的长期漂移。

为减轻这些问题,OFSCN 采用特殊的封装技术和材料,例如我们的金属合金管封装传感器,旨在最大限度地减少高温环境中 CTE 失配的影响。

对于需要在严苛温度条件下实现可靠性能的应用,您可能会发现以下产品相关:

OFSCN® 合金管封装光纤布拉格光栅应变传感器

它采用的材料和结构可确保在宽温度范围内稳定运行。

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