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光纖光柵具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗電磁干擾、易復(fù)用等優(yōu)點(diǎn)，在光通信領(lǐng)域和傳感領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。為了保證光柵在實(shí)際使用過程中的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，光纖光柵的實(shí)際使用壽命已成為用戶關(guān)心的指標(biāo)之一。為此，我們有必要了解一下影響光纖光柵使用壽命的相關(guān)因素以及延長(zhǎng)光柵使用壽命的一般方法。 ●影響光纖光柵壽命的因素 光纖光柵在工程應(yīng)用中，不可能僅僅受一種因素的影響，它長(zhǎng)期暴露于自然環(huán)境氣候中，會(huì)受到如溫度、濕度、應(yīng)力、雨水、塵埃及污染腐蝕性物質(zhì)等多種因素的共同作用而產(chǎn)生老化，最終致使光纖光柵失效。

水：光纖光柵傳感器大多數(shù)情況下會(huì)受到水的影響，隨著季節(jié)的交替、氣候的改變，光纖光柵必定會(huì)受到濕熱、凍融、干濕循環(huán)周期變化的影響。其中最為嚴(yán)酷的要數(shù)濕熱環(huán)境。水會(huì)隨著時(shí)間的推移擴(kuò)散到傳感器可吸濕非金屬材料中破壞其分子結(jié)構(gòu)，或直接腐蝕易銹蝕的金屬材料中，破壞光纖光柵。

化學(xué)介質(zhì)：光纖光柵在使用過程中或是暴露于地表，或是埋入土壤或混凝土等結(jié)構(gòu)，或是應(yīng)用于海邊環(huán)境或沿海氣候中，都會(huì)或多或少的受到如大氣污染物、酸雨、酸堿性土壤、堿性混凝土海水等周圍環(huán)境中酸堿鹽等介質(zhì)的腐蝕。因?yàn)檫@些環(huán)境中含有豐富的H+、OH-、CL-等離子，對(duì)傳感器材料產(chǎn)生或加速腐蝕，腐蝕降低金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。在某些更為嚴(yán)苛的環(huán)境工況中，如石油工業(yè)，還會(huì)涉及到更為復(fù)雜的介質(zhì)環(huán)境，如有機(jī)混合物。當(dāng)這些介質(zhì)滲入光纖光柵封裝膠黏劑粘結(jié)部分時(shí)，或能引起高分子材料的膨脹變形，產(chǎn)生應(yīng)力進(jìn)而影響粘結(jié)強(qiáng)度，或是直接致使膠黏劑分解，大大降低光纖光柵使用壽命。

應(yīng)力：光纖光柵在使用過程中長(zhǎng)期處于負(fù)載的應(yīng)力、位移傳感器，應(yīng)力的影響是不可忽視的，因?yàn)檫@種狀態(tài)下的傳感器在使用過程中長(zhǎng)期處于受力狀態(tài)，所受的力可能是變化著的疲勞應(yīng)力，也可能是力不改變的持久應(yīng)力。無論哪種應(yīng)力，都會(huì)加速金屬基體達(dá)到疲勞極限，加快非金屬材料發(fā)生應(yīng)力松弛和蠕變，甚至使傳感器中關(guān)鍵部分提前失效，從而破壞傳感器結(jié)構(gòu)。

輻射：在能量充足的情況下，高能量的粒子和電磁輻射包括核子、電子及射線，會(huì)導(dǎo)致膠黏劑或其他聚合物的分子斷裂，導(dǎo)致粘結(jié)度下降或脆化。例如，長(zhǎng)期暴露于大氣中的光纖光柵傳感器就會(huì)受到光線的輻射作用，不同波長(zhǎng)的光能量不同，對(duì)材料的影響也不同。其中以紫外線的影響最為明顯，它會(huì)導(dǎo)致高聚物吸收光能發(fā)生自由基鏈鎖反應(yīng)，從而加速膠黏劑的反應(yīng)或分解。

氧：氧不單單是指空氣中的氧氣，還包括臭氧等其他強(qiáng)氧化氣體。這些氧化物質(zhì)會(huì)破壞相關(guān)材料的分子結(jié)構(gòu)，使其提前失效。氧通過與某些聚合物中的游離基發(fā)生反應(yīng)，致使其分子鏈斷裂;而臭氧由于較氧具有更高的氧化性以及化學(xué)活性，往往破壞性更大，所以考察傳感器耐氧性能非常必要。

生物：光纖光柵傳感器應(yīng)用場(chǎng)合往往會(huì)富含各種微生物，如細(xì)菌等。在傳感器的組成部分中，含有油脂類的高分子材料很容易被霉菌、放線菌等分解，尤其是含脂肪酸結(jié)構(gòu)的高分子材料，在溫度、濕度適宜的情況下，極易被分解，甚至由于為菌類提供了生存條件而形成生物降解。除此之外，昆蟲等生物也會(huì)因咬食而影響傳感器功能。

溫度：對(duì)于所有傳感器來說，溫度的影響都是不可避免的。溫度過高、溫度過低、高低溫循環(huán)變化等等，都有加快傳感器老化的因素。過高的溫度不僅會(huì)導(dǎo)致光纖光柵膠黏劑發(fā)生軟化甚至熔融，也會(huì)使其發(fā)生化學(xué)分解或較大變形，使傳感系統(tǒng)中的其他非金屬結(jié)構(gòu)過早失效。 ●延長(zhǎng)光纖光柵使用壽命的方法

在實(shí)際操作中，如何延長(zhǎng)光纖光柵的使用壽命，可以從兩個(gè)方面考慮，一是對(duì)其接觸外部環(huán)境進(jìn)行改善；二是對(duì)光纖光柵進(jìn)行高溫退火處理。目前光纖光柵傳感器使用最廣的封裝形式是采用金屬材料為基體，膠粘劑為連接部分，封裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 光纖光柵基礎(chǔ)封裝結(jié)構(gòu)圖

基體一般作為受載支撐部分，環(huán)境耐久性肯定優(yōu)于膠粘劑，光纖光柵自身壽命長(zhǎng)、耐久性好。換言之，傳感器失效往往發(fā)生在封裝材料即膠粘劑失效老化時(shí)。
光纖光柵傳感器的封裝方式按封裝過程中使用材料的數(shù)量主要分為單材料封裝和多材料封裝。而封裝材料根據(jù)其自身的性質(zhì)與功能，又可以分為非金屬材料和金屬材料兩種。其中非金屬材料主要指的是連接部分的膠黏劑、聚合物基體材料、橡膠、塑料等。而此處提及的金屬不僅僅指的是封裝所用基體材料，如45鋼、合金鋼等，還包括光纖表面金屬化過程中需要的金屬材料，如鎳、銅、銀等。

保護(hù)型封裝是最常見的一種封裝形式，也是其他各種封裝形式的基礎(chǔ)，除圖1所示的金屬管保護(hù)型封裝外，還可以片式保護(hù)型封裝(如圖2)，保護(hù)性封裝被廣泛應(yīng)用于土木工程、石油工業(yè)等實(shí)際工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中。這種封裝形式主要是借助一種或多種封裝材料保護(hù)裸光纖光柵以達(dá)到提升光纖光柵傳感器耐久性及壽命的目的。其封裝需要考慮以下幾種因素：

封裝材料的選擇要考慮實(shí)際使用環(huán)境；

傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡量密閉；

光纖光柵傳感器的封裝工藝要考慮其可替換性。