光纤光栅传感器是以布拉格条件为基础，以光纤光栅为载体，发展起来的一种本征波长调制型传感器，利用透射或反射谱波长峰值的变
化，进而实现对物理量的测量。但裸光纤光栅本身性质限制了其直接使用范围，若想改变次情况需要对裸光纤光栅进行封装，封装的目
的主要起到增敏与保护作用，封装后光纤光栅具有较强的机械强度与较长的使用寿命，同时通过适当的封装技术，可以提高光纤光栅的
温度灵敏度。
一、光纤光栅温度传感器封装形式
温度是直接影响光纤光栅中心波长变化的因素之一。实验室经常把裸光纤光栅用作温度传感器，直接在实际工程中应用。但是，裸光纤
光栅本身性质限制了其直接使用范围，裸光纤的机械性能，抗蚀能力等不足以应对日益复杂的使用环境，若想改变情况需要对裸光纤光
栅进行封装，封装的目的主要起到增敏与保护作用，封装后光纤光栅具有较强的机械强度与较长的使用寿命，同时通过适当的封装技
术，可以提高光纤光栅的温度灵敏度。目前，光纤光栅温度传感器封装方法比较常用的有基片式、金属管式和聚合物等方式。
1.1基片式封装方法
基片式封装方法比较常用，在实际工程中也有应用。该封装方法是把裸光纤光栅镶嵌在衬底材料的表面。由于衬底材料的热膨胀系数较
大，当温度变化时，这样可以增大光纤光栅的纵向应变，从而提高温度灵敏度。铝合金通常在实际应用中被选择作为衬底材料。
常采用槽结构封装的光纤光栅温度传感器设计理念。封装结构如下图所示，将光纤光栅用环氧树脂封装固定在一个刻有细槽的铝板内
（铝板为铝合金），细槽中心要与铝板中轴线保持平行。当封装的时候，要保证光纤光栅平直，并处于细槽的底面轴线上。当注入环氧
树脂时，要对其进行适当加热，目的是增加环氧树脂的流动性，以达到减小气泡形成的效果，当细槽内充满环氧树脂，又不溢出槽外
时，便于加盖封装固定。在铝板四个顶角上制作四个螺孔，图中左边的两个的起到把铝条与被测物体固定到一起的作用，另一边的两个
兼有把保护铝盖片固定到铝条上，把铝条固定到被测物体上的双重作用。铝板与铝盖片的长度为4cm 到5cm ，铝槽深与宽分别为
2mm和8mm。封装后的光纤光栅传感器，与被测物体之间很容易被固定，铝盖片不影响温度、应变传递到光栅上，不影响测量使用。
1.2聚合物封装方式
聚合物封装是指选用热膨胀系数较大的聚合物材料作为封装衬底，当外界温度发生改变时，聚合物得膨胀使光栅产生应变，即光纤
Bragg光栅产生应变、温度的双重调制。硅橡胶的热膨胀系数要比环氧树脂的热膨胀系数大很多，但是封装后的温度传感器灵敏度并没
有比环氧树脂封装的温度传感器大，原因可能是环氧树脂和钢管的热膨胀系数相近，增敏效果好，而硅橡胶的热膨胀系数比钢管大很
多，在形变过程中钢管的形变对硅橡胶的形变产生了抑制作用。
常见的几种聚合物中，针对压力传感器，聚碳酸酯、聚乙烯和环氧树脂 3 种压力敏感封装材料，采用聚碳酸酯聚合物的应变响应灵敏
度系数最佳。
1.3 金属管封装方法
常用细不锈钢钢管封装光纤光栅温度传感。通常外径为 2.0mm , 1.5mm , 1.0mm ,长度为 50mm ,10mm ,15mm 。各钢管之间以及
光纤与钢管之间都用胶粘接，封装时，施加一定的预张力在光纤光栅上,就能使封装后的传感器，具有良好的线性与重复性。由于光纤
的线性热膨胀系数远小于钢管的线性热膨胀系数，使封装后光纤光栅很大程度提高了温度灵敏度。当温度变化时,钢管膨胀对光栅产生
拉应力,该应力使布拉格波长产生漂移。在封装过程中,对光纤光栅施加一定的预张力，这样封装的光纤光栅的波长与温度具有良好的线
性关系。
1.4光纤镀金属后封装
采用磁控溅射技术，在光纤表面先镀镍再镀金，最后用电阻焊把光栅固定在铜质毛细管中，是应对可靠性失效的方法之一。
1.5陶瓷基片嵌套管式
动力机械如电机，测温要求将传感器小型化的同时满足其在20-200℃温度范围内正常工作，且要求封装材料耐高温和抗电磁干扰。因
此选择使用聚酰亚胺涂覆层光纤为温度敏感元件，采用管式封装，外部材料为304不锈钢。在两端分别套有锥形保护套管，采用玻璃纤
维耐高温套管保护传感器的尾纤，保证光纤光栅传感器可以长期正常工作。内层封装采用薄陶瓷基片以保护栅区部分，并且在传感器测
温过程中固定住光纤使其无法晃动，以减小其他因素对测温的影响，从而提高测温的精度。嵌套式304不锈钢管式封装光纤光栅温度传
感器，以陶瓷基片作为内部支撑结构。该传感器具有结构简单、体型小、迟滞误差小以及重复性良好等特点。
1.6小结
光纤光栅传感器具有尺寸小、重量轻、抗干扰能力强、耐腐蚀、复用能力强、传输距离远等优点。因为这些其他传感器无法比拟的优
点，使其在传感领域被广泛的应用，同时也成为国内外研究的焦点，近十年来光纤光栅传感器的研究得到了快速的发展。但是，人们对
其性能的要求，随着光纤光栅传感器应用范围的不断扩大，也越来越高。以此背景为基础，本文对光纤布拉格光栅封装技术进行了简要
的介绍。随着工业和科研应用场景的增加，日后的光纤光栅传感器封装形式还会更加多样。
（声明：本文部分图表参考自CNKI或SIPE数据库论文，期刊卷及DOI编号都已在引用部分标出；本公司可提供光纤光栅温度传感器，
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