【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土遗址盐害参数原位在线检测领域，具体涉及光纤布拉格光栅传感器及制备方法、土遗址盐害参数原位检测方法。
技术介绍
1、土遗址是不可再生的珍贵文化资源，是中华民族生生不息发展壮大的实物见证。然而土遗址在保存过程中极易受到气候与环境变化的影响，其中可溶盐是致使土遗址破坏的主要因素之一，它会对土遗址造成不可逆转的损伤。原因在于，当文物本体温度、湿度变化时，可溶盐会反复结晶和溶解，导致文物本体材料孔隙变大、强度降低、酥脆；其次，土遗址盐害也会导致土遗址墙体剥离、掏蚀、甚至坍塌。从而影响文物的保存及文物价值的延续。由此可见，我国的文物保护工作，对科技支撑的需求十分紧迫，尤其需要以科技创新的方式来寻求新的突破。因此，为了有效地防范土遗址盐害造成无法弥补的严重损失，围绕土遗址盐害全过程，实时在线获取土遗址盐害过程复杂多参数时空分布信息、揭示土遗址盐害机理及规律就显得尤为重要，具有重大意义。
2、目前关于土遗址盐害参数检测方法主要有离线检测和在线检测两种。其中离线检测法主要包括扫描光学显微镜、电子显微镜法、核磁共振波谱法等。光学显微镜和扫描电子显微技术可观察土遗址盐害结晶程度和材料本体孔隙结构变化微观形貌特征，核磁共振波谱法可以监测到文物结构中遭到破坏或改变的高分子物质；但这些方法检测过程耗时、操作过程复杂、成本高且取样过程易对文物产生破坏。在线检测法主要包括三维激光扫描法、光学相干层析成像技术、光纤传感技术等。其中三维激光扫描技术主要通过比较激光扫描点云获得的文物表面变化信息来分析文物的受损程度；光学相干层析成像技术可
3、由此可见，现有离线和在线检测技术都难以实现对土遗址盐害过程温湿度及水迁移速率等过程参数信息进行原位实时检测。
4、因此，研究适用于土遗址盐害过程温湿度及水迁移速率信息原位实时检测方法，对有效预防土遗址盐害、探明土遗址盐害机理及规律，预防性保护土遗址盐害都具有十分重大的意义。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供光纤布拉格光栅传感器及制备方法、土遗址盐害参数原位检测方法，以解决现有技术中常见的土遗址盐害参数检测方法难以实现原位实时检测的技术问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
3、第一方面，本专利技术公开了一种光纤布拉格光栅传感器，用于安置于土遗址上并对盐害参数实施原位采集，包括光纤布拉格光栅，所述光纤布拉格光栅包括纤芯，所述纤芯上具有第一光栅区和第二光栅区，所述第一光栅区和第二光栅区均设置有布拉格光栅；所述纤芯外周包覆有包层，所述包层外周对应于所述第一光栅区的位置处包覆有湿敏膜，所述湿敏膜为采用包含聚酰亚胺的湿敏溶胶涂覆于所述包层上形成的镀膜；所述包层外周对应于所述第二光栅区的位置处包覆有温敏膜，所述温敏膜为单层金属银膜；所述包层外周的其他区域包覆有涂覆层。
4、本专利技术公开的光纤布拉格光栅传感器，在布拉格光栅对应的区域设置湿敏膜和温敏膜，当湿敏膜吸收水分子之后能够发生形变，从而使对应的第一光栅区的布拉格光栅的光信号发生改变，使光纤布拉格光栅传感器的中心波长发生漂移，进而能够识别到被测对象湿度的变化；当温敏膜感受到温度变化后能够发生形变，从而使对应的第二光栅区的布拉格光栅的光信号发生改变，使光纤布拉格光栅传感器的中心波长发生漂移，进而能够识别到被测对象温度的变化。
5、作为湿敏膜的优选方案，所述湿敏膜为采用包含聚酰亚胺的湿敏溶胶层层涂覆于所述包层上形成的多层镀膜。
6、作为光纤布拉格光栅传感器的结构保护的其中一种实施方式，所述光纤布拉格光栅传感器被封装于封装结构中，所述封装结构为软质薄片结构，所述薄片结构上开设有凹槽，所述光纤布拉格光栅传感器固定于凹槽内。
7、第二方面，本专利技术还公开了光纤布拉格光栅传感器制备方法，用于制备如上所述的光纤布拉格光栅传感器，包括以下步骤：
8、s1.1、选取一段光纤布拉格光栅进行预处理，所述光纤布拉格光栅上具有第一光栅区，所述第一光栅区外周对应设置有涂覆层，将第一光栅区对应的涂覆层去除后清洗备用；
9、s1.2、将步骤s1.1中经过预处理后的光纤布拉格光栅静置于硅烷偶联剂中浸泡并进行干燥处理；
10、s1.3、将聚酰亚胺粉末分多次投放入有机溶剂中，直至聚酰亚胺粉末完全溶解于有机溶剂中，搅拌均匀后获得含有聚酰亚胺的湿敏溶胶；
11、s1.4、将步骤s1.3中获得的含有聚酰亚胺的湿敏溶胶涂覆于步骤s1.2中去除了涂覆层的光纤布拉格光栅的表面，进行干燥处理后，在对应于所述第一光栅区处形成湿敏膜，得到湿敏光纤布拉格光栅传感单元；
12、s1.5、所述光纤布拉格光栅上还具有第二光栅区，所述第二光栅区外周对应设置有涂覆层，将第二光栅区对应的涂覆层去除后清洗备用；
13、s1.6、在去除涂覆层且对应于所述第二光栅区的光纤布拉格光栅表面涂覆一层温敏膜，得到温敏光纤布拉格光栅传感单元，进而与所述湿敏光纤布拉格光栅传感单元一起，形成同时具有温湿度感测功能的光纤布拉格光栅传感器。
14、作为优选，所述步骤s1.3中，当光纤布拉格光栅传感器用于安置于土遗址上并对盐害参数实施原位采集时，由于土遗址的主要成分之一为氧化铝，为了增强湿敏溶胶与土遗址间的兼容性、吸水性能、机械强度与使用寿命，利用氧化铝具有高硬度、不溶于水、但易吸收水分子等优点，对湿敏溶胶进行性能改良，在搅拌均匀后的湿敏溶胶中加入氧化铝粉末并搅拌均匀，得到含有氧化铝的湿敏溶胶，所述氧化铝粉末与所述湿敏溶胶的质量百分比范围为0.2～1％；在添加氧化铝粉末时，不断搅拌湿敏溶胶与氧化铝粉末的混合物，使氧化铝与其均匀混合，然后继续使用磁力搅拌机对湿敏溶胶与氧化铝粉末的混合物搅拌2～3h，存于聚四氟乙烯容器中备用；最终获得能够更好的适用于进行盐害参数原位采集的土遗址本体的湿敏材料。
15、作为优选，所述步骤s1.4中，采用层层镀膜法将制备好的含有聚酰亚胺的湿敏溶胶涂敷到去除了涂覆层且对应于第一光栅区的光纤布拉格光栅的表面，形成多层湿敏膜结构；最后在多层湿敏膜结构两端涂覆一层无影uv胶，并进行干燥处理，以增强湿敏膜的机械强度和提高传感器的灵敏度。
16、每涂覆一层湿敏溶胶，将涂覆后的光纤布拉格光栅放置于干燥箱，在温度100～120℃条件下干燥5～10分钟后再涂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.光纤布拉格光栅传感器，用于安置于土遗址上并对盐害参数实施原位采集，其特征在于，包括光纤布拉格光栅，所述光纤布拉格光栅包括纤芯，所述纤芯上具有第一光栅区和第二光栅区，所述第一光栅区和第二光栅区均设置有布拉格光栅；所述纤芯外周包覆有包层，所述包层外周对应于所述第一光栅区的位置处包覆有湿敏膜，所述湿敏膜为采用包含聚酰亚胺的湿敏溶胶涂覆于所述包层上形成的镀膜；所述包层外周对应于所述第二光栅区的位置处包覆有温敏膜，所述温敏膜为单层金属银膜；所述包层外周的其他区域包覆有涂覆层。
2.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅传感器，其特征在于，所述湿敏膜为采用包含聚酰亚胺的湿敏溶胶层层涂覆于所述包层上形成的多层镀膜。
3.根据权利要求1或2所述的光纤布拉格光栅传感器，其特征在于，所述光纤布拉格光栅传感器被封装于封装结构中，所述封装结构为软质薄片结构，所述薄片结构上开设有凹槽，所述光纤布拉格光栅传感器固定于凹槽内。
4.光纤布拉格光栅传感器制备方法，用于制备如权利要求1所述的光纤布拉格光栅传感器，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的光
6.根据权利要求4所述的光纤布拉格光栅传感器制备方法，其特征在于，步骤S1.4中，采用层层镀膜法将制备好的含有聚酰亚胺的湿敏溶胶涂敷到去除了涂覆层且对应于第一光栅区的光纤布拉格光栅的表面，形成多层湿敏膜结构；最后在多层湿敏膜结构两端涂覆一层无影UV胶，并进行干燥处理。
7.根据权利要求4至6中任意一项权利要求所述的光纤布拉格光栅传感器制备方法，其特征在于，制备封装结构，所述封装结构为软质薄片结构，所述薄片结构上开设有凹槽，所述光纤布拉格光栅传感器固定于凹槽内。
8.土遗址盐害参数检测方法，利用如权利要求1所述的光纤布拉格光栅传感器，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的土遗址盐害参数检测方法，其特征在于，步骤S2.1中所述的光纤布拉格光栅传感器中心波长与温度和湿度之间的数学对应关系如下所示：
10.根据权利要求8所述的土遗址盐害参数检测方法，其特征在于，所述土遗址盐害参数还包括水迁移速率，所述水迁移速率的测量步骤为：
...【技术特征摘要】
1.光纤布拉格光栅传感器，用于安置于土遗址上并对盐害参数实施原位采集，其特征在于，包括光纤布拉格光栅，所述光纤布拉格光栅包括纤芯，所述纤芯上具有第一光栅区和第二光栅区，所述第一光栅区和第二光栅区均设置有布拉格光栅；所述纤芯外周包覆有包层，所述包层外周对应于所述第一光栅区的位置处包覆有湿敏膜，所述湿敏膜为采用包含聚酰亚胺的湿敏溶胶涂覆于所述包层上形成的镀膜；所述包层外周对应于所述第二光栅区的位置处包覆有温敏膜，所述温敏膜为单层金属银膜；所述包层外周的其他区域包覆有涂覆层。
2.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅传感器，其特征在于，所述湿敏膜为采用包含聚酰亚胺的湿敏溶胶层层涂覆于所述包层上形成的多层镀膜。
3.根据权利要求1或2所述的光纤布拉格光栅传感器，其特征在于，所述光纤布拉格光栅传感器被封装于封装结构中，所述封装结构为软质薄片结构，所述薄片结构上开设有凹槽，所述光纤布拉格光栅传感器固定于凹槽内。
4.光纤布拉格光栅传感器制备方法，用于制备如权利要求1所述的光纤布拉格光栅传感器，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的光纤布拉格光栅传感器制备方法，其特征在于，步骤s1.3...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟年丙，胡蓉，黄建，解泉华，万波，刘扬，赵明富，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：
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