上海理工大学 理学院光电功能薄膜实验室， 上海 200093
光纤腐蚀传感器（FOCS）是近年来腐蚀监测传感器的研究热点，以其轻巧简便、抗电磁干扰和可分布式测量等优点使其具有诱人的应用前景。对金属腐蚀机理作了介绍，给出了几种常见的光纤腐蚀传感器的检测方法，阐述近年来光纤腐蚀传感器的最新进展，对未来光纤腐蚀传感器的发展趋势作进一步展望。
腐蚀检测 混凝土钢筋结构 光纤腐蚀传感器 光纤光栅 corrosion detection reinforced concrete structures fiber-optic corrosion sensor fiber grating
1 武汉理工大学 a.光纤传感技术国家工程实验室
2 武汉理工大学 b.材料科学与工程学院，武汉 430070
钢结构的锈蚀监测对于钢结构安全的早期预警非常重要.本文提出了一种制备布喇格光纤光栅锈蚀传感器的方法，并研究了该传感器在不同湿度环境下的传感规律.结合磁控溅射和电镀的方法在光栅侧表面制备了Fe-C合金传感膜；利用扫描电子显微镜观察其侧表面形貌；检测在相对湿度60%和99%下中心波长的变化，进而分析该光纤光栅探头在不同湿度下的传感规律.实验和数据分析结果表明：在相对湿度为60%时，锈蚀进程缓慢，随着时间的推移波长呈线性化增加；相对湿度达到99%时光栅光谱出现多峰现象.据此得出：一定湿度条件下，该传感器可监测锈蚀进展；当环境湿度较高（达到99%）时，该传感器可用于锈蚀出现的早期预警.
光纤光栅 锈蚀传感器 湿度条件 波长调制 Fiber Bragg Grating(FBG) Corrosion sensor Humidity Wavelength modulated
中国矿业大学 机电工程学院，江苏 徐州 221008
利用PVD溅射镀以及PVD与电镀复合两种方法在光纤纤芯上制备了不同厚度的Fe-C合金膜，对其进行X-射线衍射分析，所制膜层晶体结构类型与普通碳钢基本一致.通过将镀膜光纤放入不同浓度的HNO3溶液中以及埋入混凝土结构中，进行了腐蚀实验.结果表明：在低浓度的腐蚀溶液中，不同厚度的Fe-C合金膜会从外到内被均匀地腐蚀掉，输出光功率会在腐蚀末期有一个急剧的增大现象；在高浓度的腐蚀溶液中，Fe-C合金膜会在各个局部产生裂纹，膜层被一块一块地腐蚀掉；输出光功率整体趋势增大，但并没有特别急剧的增大现象；混凝土试块中的腐蚀实验中，输出光功率的变化复杂多变，但整体趋势还是一个增大的过程.
光纤腐蚀传感器 Fe-C合金膜制备 腐蚀实验 传感规律 Optical fiber corrosion sensor Fabrication of Fe-C alloy film Corrosion test Sensing law
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
介绍了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)应变敏感特性的金属锈蚀传感器。该器件由光纤光栅、有预应力的钢弹簧和一些机械部件组合而成。组合后的弹簧处于压缩状态。在弹簧弹力的作用下,光纤光栅的峰值波长增长了3.2 nm。对该器件进行了加速腐蚀实验：将其放入盐酸环境中,逐日监测光纤光栅峰值波长的变化,发现峰值波长逐渐缩短,说明弹簧的弹性系数随着弹簧的锈蚀而逐渐减小。到弹簧锈蚀断裂,整个锈蚀过程持续了1315 h,平均锈蚀速率约5 μm/d。实验表明了该传感器在实际应用中的可能性。同时讨论了光纤光栅的温度效应及其他影响其实用性的因素。
光学器件 金属锈蚀传感 光纤布拉格光栅 钢丝弹簧 应力平衡
