动态范围与线性度的权衡

为什么在极端环境下保持线性是包装过程面临的最大挑战?

在极端环境下保持线性确实是光纤布拉格光栅 (FBG) 封装工艺面临的一项重大挑战,这主要归因于材料在高温下的热膨胀/收缩以及材料降解/蠕变

原因如下:

  1. 材料失配和热膨胀: 在极端温度(例如,非常高或非常低)下,所有材料都会膨胀或收缩。如果 FBG 光纤、其涂层以及封装材料(外壳、粘合剂等)的热膨胀系数不完全匹配,就会在 FBG 上产生不均匀的应力。这种不均匀的应力会直接导致布拉格波长发生非线性偏移,从而导致应变或温度测量不准确。在宽温度范围内实现完美匹配非常困难。
  2. 粘合剂蠕变和降解: 许多传统的封装方法依赖粘合剂将 FBG 粘合到其保护外壳或被监测的结构上。在极端环境下:
    • 高温: 粘合剂会软化、降解或发生蠕变(在持续应力下发生塑性变形)。这会导致从主体结构到 FBG 的载荷传递变得非线性或不一致,直接影响传感器的线性和稳定性。
    • 低温: 粘合剂会变脆、开裂或分层,导致类似的问题。
  3. 材料特性变化: 极端温度还会改变封装材料本身的机械性能(例如,杨氏模量、泊松比),使传感器的可预测行为和线性更加复杂。

OFSCN® 的极端环境解决方案:

为了克服这些挑战,OFSCN 采用了特殊的封装技术。例如,**