光纤布拉格光栅传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰等众多优点，极具发展前途和市场前景。但是，光纤布拉格光栅本身非常纤细，工作环境又往往比较恶劣，为能满足工程实际要求，须对布拉格光栅进行有效的封装。复合材料以其比强度和比模量高，成型方便优越性而在现代工程中占有重要地位。将功能材料埋入复合材料结构形成的智能结构越来越显出旺盛的生命力及重要性，它所具有的健康监测能已使它在航空航天、舰船武器等军事领域和机械结构土木工程等民用领域得到了初步应用。而用复合材料封装光纤传感器由于和复合结构有较好的兼容性极易埋入到复合结构中。

　　选用碳纤维环氧树脂预浸料作为封装材料。按纤维与主轴方向分别为0°，α，0°，0°，α，0°把预浸料裁剪成6块40mm×15mm的片状，先将0°/α/0°角度的3块铺好压实，平铺放在阴模板上，然后把光纤光栅铺放在预浸板上，这里必须保证光纤布拉格光栅和预浸板的纤维0°方向严格一致，再在上面铺一层同样已经按0/α/0°铺层顺序铺好压实的预浸板，整个预浸料铺层顺序依次按0/α/0/FBG/0°/α/0°方式铺好压实。其中0°表示与Bragg光栅同向的预浸板纤维主轴方向，α表示预浸料碳纤维与Bragg光栅的夹角。为了初步探索不同铺设方向对传感器灵敏度的影响，同时为使问题简化，设计了4种典型a值，分别为0°、30°、60°、90°，对这4种封装形式的FBG传感器分别标号为0号、1号、2号、3号。

　　首先将该结构加热到80-100℃进行预热，预热时间30-60min左右。接着用阳模压紧预浸料，同时加温到120℃左右并保温60min左右。加全压并升温，升温到170℃左右，保温时间60-120min。把封装好的FBG传感器裁剪成40mm×15mm片状，再对边缘进行打磨加工处理。在嵌埋布拉格光栅以及固化过程中须保证布拉格光栅始终保持预应力状态，由此使传感器获得较好的线性度和重复性，设计了一种夹持装置保证光纤光栅传感器在固化过程中始终处于预应力状态。并在布拉格光栅上套层保护管。

　　在4个光纤传感器封装过程中，通过光谱仪连接嵌入的光纤光栅观察反射波长，发现在制作过程中，除了波长“偏移”外，波形谱线都比较尖锐没有出现多峰（即啁啾现象）。此外，封装后的反射波长均有所增长，这主要是由于封装材料与光栅在固化过程中的热膨胀和收缩及残余应力的作用产生的，波形变化符合实际情况。为了检验光纤光栅封装后其波长温度及波长应变特性的重复性和线性度，进行了温度实验和应变实验。

　　将4个光纤光栅传感器放入温控箱内。波长解调则使用光谱仪（ANDOAQ-6317B）读取波长值。温度每变化10℃记录一个反射波长值。对实验数据进行线性拟合，8组曲线线性拟合度都在0.0997以上，温度的线性度很好，在20-60℃范围内；光纤光栅温度响应灵敏度（升温和降温）为1.42×10^-11 m/℃，1.41×10^-11m/℃（0号传感器）；1.18×10^-11 m/℃，1.20×10^-11m/℃（1号传感器）；1.21×10^-11m/℃，1.22×10^-11m/℃（2号传感器）；1.51×10^-11m/℃，1.53×10^-11m/℃（3号传感器），可见灵敏度都优于裸光栅的灵敏度系数9.35×10^-12m/℃，且响应特性较好，经过多次重复实验，温度响应趋势基本保持不变。

　　光纤光栅传感器的封装结构有以下优点：由于光纤光栅封装高强度的碳纤维复合材料内，可以对光纤光栅进行有效保护；复合材料封装光纤传感器由于和复合结构有较好的兼容性极易埋入到复合结构中以形成光纤智能传感层；实现了光纤光栅温度测量的增敏效果。

　　阅读延伸：《碳纤维铝蜂窝板中金属预埋件破坏形式分析》