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光纖光柵具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、抗電磁干擾、易復用等優(yōu)點，在光通信領(lǐng)域和傳感領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。為了保證光柵在實際使用過程中的長期穩(wěn)定性，光纖光柵的實際使用壽命已成為用戶關(guān)心的指標之一。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，它長期暴露于自然環(huán)境氣候中，會受到如溫度、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，光纖光柵必定會受到濕熱、凍融、干濕循環(huán)周期變化的影響。其中最為嚴酷的要數(shù)濕熱環(huán)境。水會隨著時間的推移擴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。因為這些環(huán)境中含有豐富的H+、OH-、CL-等離子，對傳感器材料產(chǎn)生或加速腐蝕，腐蝕降低金屬結(jié)構(gòu)的強度。在某些更為嚴苛的環(huán)境工況中，如石油工業(yè)，還會涉及到更為復雜的介質(zhì)環(huán)境，如有機混合物。當這些介質(zhì)滲入光纖光柵封裝膠黏劑粘結(jié)部分時，或能引起高分子材料的膨脹變形，產(chǎn)生應(yīng)力進而影響粘結(jié)強度，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期處于負載的應(yīng)力、位移傳感器，應(yīng)力的影響是不可忽視的，因為這種狀態(tài)下的傳感器在使用過程中長期處于受力狀態(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，都會加速金屬基體達到疲勞極限，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，會導致膠黏劑或其他聚合物的分子斷裂，導致粘結(jié)度下降或脆化。例如，長期暴露于大氣中的光纖光柵傳感器就會受到光線的輻射作用，不同波長的光能量不同，對材料的影響也不同。其中以紫外線的影響最為明顯，它會導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氧化氣體。這些氧化物質(zhì)會破壞相關(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)用場合往往會富含各種微生物，如細菌等。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，昆蟲等生物也會因咬食而影響傳感器功能。

溫度：對于所有傳感器來說，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。過高的溫度不僅會導致光纖光柵膠黏劑發(fā)生軟化甚至熔融，也會使其發(fā)生化學分解或較大變形，使傳感系統(tǒng)中的其他非金屬結(jié)構(gòu)過早失效。 ●延長光纖光柵使用壽命的方法

在實際操作中，如何延長光纖光柵的使用壽命，可以從兩個方面考慮，一是對其接觸外部環(huán)境進行改善；二是對光纖光柵進行高溫退火處理。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、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。
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所示的金屬管保護型封裝外，還可以片式保護型封裝(如圖2)，保護性封裝被廣泛應(yīng)用于土木工程、石油工業(yè)等實際工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測中。這種封裝形式主要是借助一種或多種封裝材料保護裸光纖光柵以達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際使用環(huán)境；

傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計盡量密閉；

光纖光柵傳感器的封裝工藝要考慮其可替換性。