集成件及其制备方法、航空航天器结构件

本申请属于传感器应用领域，具体涉及集成件及其制备方法、航空航天器结构件。

背景技术：

1、在航空航天等领域，通常需要对高温环境下的金属应变参数进行测量，然而基于栅丝结构的高温应变片存在高温检测准确率低、安装成功率低和成本高等问题。光纤传感器具有体积小、分布式、多参量测量、耐高温、无源无感和抗电磁干扰等优点，可被应用于应变传感领域。但是，金属和光纤传感器的集成在实际生产和应用过程中仍然存在着诸多问题，有待进一步改进。

技术实现思路

1、在航空航天领域，光纤时常会面临高于700℃的工作环境，在这样的工作环境下，光纤的金属镀层在长时间工作后会变脆，不利于集成件在高温情况下进行稳定工作。另外，由于光纤与被测金属基体的热膨胀系数相差较大，在高温情况下，光纤传感器和被测金属基体的集成难度较大。本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、在本申请的一个方面，本申请提出了一种集成件，包括：基体；光纤传感器，所述光纤传感器设置在所述基体的至少一侧，所述光纤传感器包括光纤，所述光纤包括光纤主体、第一镀层和第二镀层，所述第一镀层包覆所述光纤主体的表面，所述第一镀层包括cr，所述第二镀层位于所述第一镀层远离所述光纤主体的一侧，所述第二镀层包括ni。由此，有利于降低光纤与基体在高温情况下发生热失配的概率，有利于提高光纤传感器的使用寿命，提高光纤传感器在高温情况下对基体应变的测量效果。

3、根据本申请的一些实施方式，所述第一镀层的厚度为0.1微米～25微米。由此，光纤传感器具有较长的使用寿命，且有利于光纤传感器在高温情况下进行长效工作。

4、根据本申请的一些实施方式，所述第二镀层的厚度为0.5微米～500微米。由此，光纤传感器具有较长的使用寿命，且有利于光纤传感器在高温情况下进行长效工作。

5、根据本申请的一些实施方式，所述光纤还包括：抗氧化镀层，所述抗氧化镀层位于所述第二镀层远离所述第一镀层的一侧。由此，通过设置抗氧化镀层有利于提高光纤的抗氧化性能，延长光纤传感器的使用寿命。

6、根据本申请的一些实施方式，所述抗氧化镀层包括nicraly镀层和惰性金属镀层中的至少一种。由此，进一步有利于提高光纤的抗氧化性能，延长光纤传感器的使用寿命。

7、根据本申请的一些实施方式，所述抗氧化镀层的厚度为0.5微米～100微米。由此，进一步有利于提高光纤的抗氧化性能，且光纤的柔软性较优，集成件的制备成本较低。

8、根据本申请的一些实施方式，所述光纤与所述基体之间设有封装结构。由此，通过封装结构有利于实现光纤传感器和基体的集成。

9、根据本申请的一些实施方式，所述封装结构的材料包括nicraly。由此，既有利于实现光纤传感器和基体的集成，又可以降低光纤发生氧化腐蚀的概率。

10、根据本申请的一些实施方式，所述封装结构的厚度为150微米～2500微米。由此，进一步有利于对光纤传感器与基体进行集成，且有利于降低集成件的制备成本。

11、根据本申请的一些实施方式，所述光纤的直径小于或等于所述封装结构的厚度。由此，有利于采用封装结构对光纤传感器与基体进行集成。

12、根据本申请的一些实施方式，所述基体的材料包括钛合金和镍合金中的至少一种。由此，第二镀层材料和钛合金/镍合金的热膨胀系数接近，第二镀层和基体具有良好的热匹配性能，进一步有利于减少高温情况下光纤与基体之间的热失配概率。

13、在本申请的第二个方面，本申请提出了一种制备集成件的方法，包括：令光纤传感器和基体进行集成处理，以获得所述集成件。由此，光纤传感器与基体的集成难度显著降低，且有利于提高光纤的韧性和强度，提高光纤传感器在高温情况下对基体应变的测量效果。另外，制备集成件的方法简单易行，易于实现工业化生产。

14、根据本申请的一些实施方式，令所述光纤传感器和所述基体进行集成处理之前包括：对所述基体进行预处理。由此，有利于对光纤传感器与基体进行集成定位，减少无关因素的干扰。

15、根据本申请的一些实施方式，对所述光纤传感器的非封装区域进行遮蔽处理。由此，可以减少光纤传感器的非封装区域被封装的概率。

16、根据本申请的一些实施方式，所述集成处理包括：将所述光纤传感器置于所述基体的至少一侧；对所述光纤传感器的预设封装区域进行喷涂处理，以形成封装结构。由此，有利于通过简单易行的方式实现光纤传感器和基体的集成。

17、根据本申请的一些实施方式，所述喷涂处理包括等离子喷涂和火焰喷涂中的至少一种。

18、根据本申请的一些实施方式，所述喷涂处理的材料包括nicraly合金。由此，既有利于实现光纤传感器和基体的集成，又可以降低光纤发生氧化腐蚀的概率。

19、在本申请的第三个方面，本申请提出了一种航空航天器结构件，所述航空航天器结构件包括采用前述制备集成件的方法制备得到的集成件，或，前述的集成件。由此，航空航天器结构件包括前述集成件和制备集成件的方法的全部优点，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种集成件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的集成件，其特征在于，所述第一镀层的厚度为0.1微米～25微米；

3.根据权利要求1所述的集成件，其特征在于，所述光纤还包括：抗氧化镀层，所述抗氧化镀层位于所述第二镀层远离所述第一镀层的一侧，所述抗氧化镀层包括以下条件的至少一种：

4.根据权利要求1所述的集成件，其特征在于，所述光纤与所述基体之间设有封装结构，所述封装结构满足以下条件的至少一种：

5.根据权利要求4所述的集成件，其特征在于，所述光纤的直径小于或等于所述封装结构的厚度。

6.根据权利要求1-4任一项所述的集成件，其特征在于，所述基体的材料包括钛合金和镍合金中的至少一种。

7.一种制备权利要求1-6任一项所述的集成件的方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，令所述光纤传感器和所述基体进行集成处理之前包括：对所述基体进行预处理，和/或，对所述光纤传感器的非封装区域进行遮蔽处理。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述集成处理包括：将所述光纤传感器置于所述基体的至少一侧；对所述光纤传感器的预设封装区域进行喷涂处理，以形成封装结构，

10.一种航空航天器结构件，其特征在于，包括：权利要求1-6任一项所述的集成件，或，权利要求7-9任一项所述的方法制备得到的集成件。

技术总结本申请属于传感器领域，具体涉及集成件及其制备方法、航空航天器结构件。集成件包括：基体；光纤传感器，光纤传感器设置在基体的至少一侧，光纤传感器包括光纤，光纤包括光纤主体、第一镀层和第二镀层，第一镀层包覆光纤主体的表面，第一镀层包括Cr，第二镀层位于第一镀层远离光纤主体的一侧，第二镀层包括Ni。由此，有利于降低光纤与基体在高温情况下发生热失配的概率，有利于提高光纤传感器的使用寿命，提高光纤传感器在高温情况下对基体应变的测量效果。技术研发人员：张松,刘澎,张辉受保护的技术使用者：清华大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9