가열 및 냉각 주기 동안 파장 불일치를 재료 선택을 통해 어떻게 줄일 수 있습니까?
온도 주기 중 파장 불일치, 통칭 열 히스테리시스는 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서에서 주로 센서 구성 및 패키징에 사용되는 재료의 점탄성 특성에서 비롯됩니다. 재료 선택을 통해 이러한 효과를 줄이려면 열 및 기계적 특성이 매우 안정적인 부품을 선택해야 합니다.
열 히스테리시스를 최소화하기 위한 주요 재료 선택 전략은 다음과 같습니다.
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광섬유 코팅 재료 선택:
- 폴리이미드 코팅: 최대 300°C의 작동이 필요한 응용 분야의 경우, 폴리이미드 코팅이 된 광섬유에 기록된 FBG를 선택하는 것이 중요합니다. 폴리이미드는 표준 폴리아크릴레이트 코팅에 비해 열 안정성이 뛰어나고 크리프가 낮아 히스테리시스를 상당히 줄일 수 있습니다.
- 베어 파이버 / 펨토초 격자: 더 높은 온도(800°C 이상)의 경우, 베어 파이버 격자(펨토초 레이저 기술로 제작되는 경우가 많음)가 선호됩니다. 고분자 코팅이 없으므로 극한 온도에서 코팅 재료 자체의 히스테리시스 기여 가능성을 제거합니다.
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센서 패키징 재료 선택:
- 전 금속 캡슐화: 패키징된 FBG 센서의 히스테리시스를 줄이는 가장 효과적인 방법은, 특히 변형 및 온도 측정의 경우, 전 금속의 심리스 튜브 캡슐화를 활용하는 것입니다. 이 설계는 점탄성 효과와 크리프를 유발할 수 있는 접착제나 포팅 컴파운드의 필요성을 제거하며, 특히 고온에서 그러합니다. 열팽창 계수가 안정적인 금속은 FBG에 대한 일관된 기계적 결합을 보장하여 열 순환 중 파장 이동을 유발할 수 있는 차동 팽창 또는 수축을 방지합니다.
열 안정성이 높은 광섬유 코팅을 신중하게 선택하고 견고한 전 금속 패키징 솔루션을 사용하면 정밀 측정에 대한 히스테리시스의 영향을 크게 완화할 수 있습니다.
낮은 히스테리시스가 필요한 고온 응용 분야의 경우, 심리스 금속 튜브 캡슐화를 활용하는