Summary
Viktige prosedyrer for å optimalisere forseglingsprosessen og oppnå sanntidsovervåkning av strukturen i metall-til-glass-forseglingen (MTGS) er beskrevet i detalj. Den innebygde fiber Bragg rist (FBG) sensor er utformet for å oppnå online overvåking av temperatur og høyt nivå gjenværende stress i MTGS med samtidig miljø trykk overvåking.
Abstract
Resterende stress er en viktig faktor for å holde hermeticity og robusthet av en glass-til-metall segl struktur. Formålet med denne rapporten er å demonstrere en ny protokoll for å karakterisere og måle gjenværende stress i et glass-til-metall segl struktur uten å ødelegge isolasjonen og hermeticity av tetningsmaterialer. I denne forskningen, en femto-laser innskrevet fiber Bragg gitter sensor brukes. Den glass-til-metall segl struktur som måles består av et metall skall, tetting glass, og Kovar dirigent. For å gjøre målingene verdt, er den spesifikke varmebehandling av metall-til-glass segl (MTGS) struktur utforsket for å få modellen med best hermeticity. Deretter FBG sensoren er innebygd i banen til tetting glass og blir godt smeltet sammen med glasset som temperaturen kjøler til RT. Bragg bølgelengde av FBG Skift med gjenværende stress generert i tetting glasset. For å beregne gjenværende stress, er forholdet mellom Bragg bølgelengde Skift og belastning brukt, og den endelige elementmetoden brukes også til å gjøre resultatene pålitelige. Den elektroniske overvåking eksperimenter av gjenværende stress i tetnings glass utføres ved ulike belastninger, for eksempel høy temperatur og høyt trykk, for å utvide funksjonene i denne protokollen i tøffe miljøer.
Introduction
Metall-til-glass tetting er en sofistikert teknologi som kombinerer tverrfaglig kunnskap (dvs. mekanikk, materialer og elektroteknikk) og er mye brukt i luftfart1, kjernekraft2, og biomedisinsk programmer 3. it har unike fordeler som høyere temperatur og trykk utholdenhet sammenlignet med organisk materiale tetting strukturer. I henhold til forskjellen i koeffisient av termisk ekspansjon (CTE), kan MTGS deles inn i to typer: matchet tetning og feilaktige segl4. Når det passer til forseglingen, er CTE av metall (αmetall) og tetnings glass (αglass) nesten det samme for å redusere den termiske belastningen i tetningsmaterialer. For å opprettholde god hermeticity og mekanisk robusthet av tetnings strukturen i tøffe miljøer (dvs. høy temperatur og høyt trykk), viser imidlertid forseglingen som ikke samsvarer bedre ytelse enn den samsvarende forseglingen. På grunn av forskjellen mellom αmetall og αglass, genererer rest stresset i Forseglings glass etter annealing prosessen med MTGS-struktur. Hvis gjenværende stress er for stor (selv overskrider terskelverdien), viser Forseglings glasset små defekter, for eksempel sprekker. Hvis gjenværende stress er for liten, mister tetnings glasset sin hermeticity. Som et resultat, er verdien av gjenværende stress en viktig måling.
Analyse av gjenværende stress i MTGS strukturer har vekket forsknings interessene til mange grupper rundt om i verden. Den numeriske modellen av aksial og radial stress ble bygget basert på tynne skallet teori5. Den endelige elementmetoden ble brukt for å oppnå global stress fordeling av en MTGS struktur etter annealing prosessen, som var forenlig med eksperimentelle resultater6,7. Men på grunn av begrensninger som involverer liten størrelse og elektromagnetisk interferens, er mange avanserte sensorer ikke egnet for disse omstendighetene. Lengde metoden for innrykket ble rapportert for å måle gjenværende stress i tetnings materialet til MTG. Imidlertid var denne metoden ødeleggende og kunne ikke oppnå sanntids online overvåking av stress endringer i glass.
Fiber Bragg rist (FBG) sensorer er små i størrelse (~ 100 μm) og motstandsdyktig mot elektromagnetisk interferens og tøffe miljøer8. I tillegg er komponentene i fiber ligner på de av tetnings glass (SiO2), så FBG sensorer har ingen effekter på hermeticity og isolering av tetnings materialet. FBG sensorer er påført den gjenværende stress målingen i sammensatte strukturer9,10,11, og resultatene viste at den viste god måle presisjon og signal respons. Samtidige temperatur-og stress målinger kan oppnås ved fiber Bragg rist arrays på en optisk fiber12,13.
En ny protokoll basert på en FBG-sensor er demonstrert i denne studien. Den egnede forberedelsen til den spesielle MTGS-strukturen har blitt utforsket ved å justere den maksimale varme temperaturen for å sikre god hermeticity av MTGS-strukturen. Den FBG sensoren er innebygd i den preparerte banen av tetting glass for å fusjonere FBG og glass sammen etter varmebehandling. Deretter kan den gjenværende stress oppnås av Bragg bølgelengde forskyvning av FBG. MTGS-strukturen med FBG-sensoren er plassert under høy temperatur og høytrykks miljøer for å oppnå online overvåking av gjenværende stress under skiftende belastninger. I denne studien er det beskrevet detaljerte trinn for å produsere en MTS-struktur med en FBG-sensor. Resultatene viser muligheten for denne romanen protokollen og etablere grunnlaget for svikt diagnostisering av en MTGS struktur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. produksjon av MTGS struktur med god hermeticity
Merk: prosedyrene for MTGS-strukturen omfatter forberedelsene til komponenter i den kombinerte strukturen, varmebehandlings prosessen og undersøkelser for utførelsen av MTGS-prøvene. Den komplette MTGS strukturen består av et stål skall, Kovar dirigent, og tetting glass. Se diagrammet og dimensjonene som vises i figur 1 og tabell 1, henholdsvis.
- Hell det kornete glass pulver (~ 1,1 g) inn i mold, deretter plassere mold på pressen maskinen til å behandle kornete glass som vist i figur 2a, b.
- Slå på presse maskinen (Trykk på den røde knappen) for å komprimere kornete glass i glass sylinderen som vist i figur 2c, d.
Merk: tettheten kontroll av glass sylinder er viktig for utførelsen av MTGS strukturen, fordi for mange porer i glass sylinderen vil føre til svikt i hermeticity av MTGS struktur. - Plasser glass sylinderen i oppvarmings ovnen for å bli Sintered (se Figur 3).
- Den Sintered glass sylinder, stål skall, og Kovar dirigent er produsert med en spesiell grafitt pakning, som vist i Figur 4. Plasser denne modellen på kvarts septum i varme ovnen ved hjelp av en klo for varmebehandling (se Figur 4). Hold kjøle hastigheten som 0,5 ° c/min for å unngå å bryte den optiske fiber.
- Bruk visuell inspeksjon for å identifisere overflaten topografi av tetnings glass etter henting av modellen fra varme ovnen.
- Bruk høytrykks rørledning for å undersøke hermeticity av MTGS-modellen. Installer modellen på rørledningen av kortet ermet type joint. Langsomt endre trykket fra 1 MPa til 8 MPa, holder hvert Trykk for 24 h.
- Bruk skanne elektron mikroskopet (SEM) til å identifisere det mikroskopiske grensesnittet mellom tetnings glass og metalldeler som vist i figur 5. Bruk 15 kV og 500x forstørrelse å observere grensesnittet tydelig.
Merk: fra macrography undersøkelse og SEM resultater, standard maksimal oppvarming temperatur er satt som 450 ° c for å få MTGS modell med god hermeticity. Standard oppvarmings behandling er definert som følger: Øk temperaturen fra (romtemperatur) RT til 450 ° c i trinn på 5 ° c/min, og slipp deretter temperaturen til RT som 0,5 ° c/min.
2. gjenværende stressmåling i tetnings glass
Merk: FBG-sensoren er utformet som en hensiktsmessig metode for å måle stresset i MTGS. Rist lengden på FBG-sensoren er 5 mm for å matche høyden på glasset (5 mm) godt.
- Komprimer glass pulveret i glass sylinderen, som beskrevet i trinn 1.1 – 1.2.
Merk: høyden på glass sylinderen er viktig, fordi hvis sylinderen er for høy (> 6 mm), vil det være vanskelig å lage en gjennom banen for FBG-sensoren uten å ødelegge glass materialet. - Bor glass sylinderen ved hjelp av borehastighet på 5 000 RPM for å produsere tre like fordelte gjennom-hull for å forberede stier for optiske fiber sensorer (diameter 0,45 mm). Sinter glass sylinderen med hull ved hjelp av den samme varmebehandlingen som vist i Figur 4.
- Produksjon av MTGS-modellen som beskrevet i trinn 1,4. Deretter satte fiber gjennom stien i tetting glass og plassere rist regionen av FBG nøyaktig innenfor glasset.
Merk: fordi flyten i vertikal ovn kan blåse opp risten regionen, noe som fører til inkompatible av FBG og glass, halen av optisk fiber må henges med en liten spiker for å holde posisjonen til FBG nøyaktig. - Sikring hodet av optisk fiber med en FC-kontakten ved Fusion splicers. Deretter kan du matche FC-kontakten med OPM-T400, som er en forhørsleder for å demodulere bølgelengde data og spektrum av FBG. OPM-T400 er koblet til en datamaskin, og støtteprogramvaren på datamaskinen kan innhente eksperimentelle data.
- Behandle hele modellen i en ovn av standard varmebehandling innhentet tidligere. Hev temperaturen fra RT til 450 ° c som 5 ° c/min, og slipp deretter temperaturen til RT i trinn på 0,5 ° c/min. Risten vil bli smeltet sammen med Forseglings glasset når det varmes opp til å smelte. Når temperaturen kjøles ned til RT, vil glasset stivne og FBG sensoren vil bli godt smeltet sammen med tetnings materialet.
- Ta opp sanntid Bragg bølgelengde data ved hjelp av programvaren (vist i figur 6). Den eneste faktoren inducing endringer av bølgelengde og spektrum er den gjenværende stress generert i forsegling glass, fordi temperaturen før og etter dette trinnet er både RT.
Merk: den gjenværende stress kan beregnes gjennom belastningen-bølgelengde forholdet mellom FBG14 og hook ' s Law, som vist nedenfor.
Hvor: Δλb er Bragg bølgelengde Skift indusert av gjenværende stress, λB er den opprinnelige bølgelengden til FBG, Pe er den belastnings-optiske koeffisienten, ε er restoljen belastning i glasset, E er den unge ' s modul av tetting glass, og σ er den gjenværende stress i glasset.
3. hindre svikt i MTGS struktur under høy temperatur
Merk: Når du arbeider ved en høy temperatur, vil hermeticity av MTGS strukturen bli påvirket, fordi den termiske utvidelsen av stål skallet fører til reduksjon av gjenværende stress i tetnings glass. Dermed er det mulig denne protokollen kan hindre svikt i hermeticity på grunn av online overvåking av gjenværende stress endring i tetting glass.
- Produksjon av MTGS-modellen som er gjort i trinn 1,4. Den type FBG å overvåke temperatur og stress samtidig er den fiber Bragg rist array sensor, inkludert to gitter regioner på en fiber, med en 10 mm avstand mellom disse to sensorer.
Merk: disse to risten er definert som FBG-1 og FBG-2. De første Bragg bølgelengdene til FBG-1 og FBG-2 er 1545 NM og 1550 NM, henholdsvis. - Plasser FBG-1 i den Sintered glass sylinderen for å overvåke stress og temperatur. Plasser FBG-2 utenfor glasset for å overvåke bare temperaturen, som vist i figur 7a, b. På denne måten, FBG-1 påvirkes av både temperatur og gjenværende stress endring, og FBG-2 er bare påvirket av temperaturen på tetting glass.
- Plasser MTGS-modellen med optisk fiber i ovnen som beskrevet i trinn 2.2 – 2.3. Bruk standard varmebehandling til å behandle MTGS-modellen med en innebygd FBG-sensor.
- Pålegge temperaturer 100 ° c, 200 ° c, 300 ° c, og 400 ° c på modellen og hold hver temperatur for 100 min.
Merk: FBG-1 overvåker stress og temperatur samtidig uttrykt som Bragg bølgelengde Skift Δλb-1, og FBG-2 overvåker temperaturendringen av Δλb-2 som vist i Figur 8a, B. Relasjonene mellom Skift bølgelengde og målte parametre vises som følger:
Hvor: ξ er Thermo-optikk koeffisient, α er termisk ekspansjonskoeffisient av optisk fiber, og ΔT er temperatur endring før og etter eksperimentet. Δλb-3 indusert av gjenværende stress kan skilles ved å trekke Δλb-1 fra Δλb-2 (se figur 8c). Dette er den demodulation metoden for samtidig temperatur og stress overvåking av tetnings glass ved høye temperaturer.
4. overvåkning av høyt trykk
Merk: trykkbelastningen på MTGS-strukturen vil ha effekter på gjenværende stress i tetnings glass, slik at MTGS-modellen med den innebygde FBG-sensoren er en potensiell metode for å overvåke høytrykks endringen.
- Klargjør samme MTGS-modell med FBG-sensoren, som beskrevet i trinn 2.2 – 2.3. Etter at FBG er godt smeltet med MTGS modell, bruke klo å ta modellen ut av ovnen.
- Produsere MTGS modellen med FBG sensor på en høytrykks helium rørledning av bitt type rør beslag som vist i figur 9. Juster trykket fra 1 MPa til 7 MPa ved å trykke reduserer ventilen for å innføre skiftende trykk belastninger på tetnings strukturen.
- Bragg bølgelengde Skift ΔλB er registrert som vist i Figur 10. Samtidig kan den relaterte gjenværende stress endringen beregnes ved hjelp av Formel 1 og formel 2.
5. teoretisk analyse av MTGS struktur
- Bruk modellerings programvaren til å bygge 3D-modellen for MTGS-strukturen, og dimensjonene hentes fra tabell 1 for å holde den eksperimentelle modellen og den teoretiske modellen konsekvent.
- Importer 3D-modellen til den endelige element analyseprogramvaren. Tilordne mekaniske egenskaper til stål skallet, tetnings glass og Kovar dirigent, som vist i tabell 2.
- Rutenett typen for hele modellen er hex-form (se Figur 11). Netting metoden til Forseglings glasset og stål skallet er feie, og Kovar dirigent er meshed av strukturert metode. Avgrens mesh av tetnings glass for å garantere nøyaktigheten av teoretiske resultater. Elementene antall Kovar dirigent, tetting glass og stål skallet er 143700, 20350, og 13400, henholdsvis.
- Angi innledende økning, minimums økning og maksimal økning av det statiske analyse trinnet som 0,01, henholdsvis 1,00 x 10-8 og 1,00 x 10-2.
- Sørg for at grensesnittene mellom tetnings glass og metalldeler er avgrenset. Først pålegge endring temperatur belastningen (fra 370 ° c til 20 ° c) for å simulere herding fremdriften av MTGS modellen. Stress fordelingen etter denne prosessen er vist i Figur 12.
- Pålegge ulike temperaturer (fra 100 ° c til 400 ° c) på hele modellen for å simulere online overvåking eksperimenter under termisk belastning. Under de andre omstendighetene er det pålagt å endre trykk belastninger (fra 1 MPa til 7 MPa) på Forseglings glasset for å simulere den elektroniske overvåkingen under høyt trykk. Grense forholdene er vist i figur 13.
- De numeriske resultatene av stress og belastningsfordeling av hele modellen er Hentet fra målfilen vist i figur 14. Pakk ut analyse banen i Forseglings glasset som vises i figur 13, hvor posisjonen er overvåkings banen for FBG-sensorer i figur 6a for å gi sammenligning med måle resultatene etter FBG.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Fra resultatene av figur 5, til standard varmebehandling produsere MTGS modeller med høytrykks utholdenhet er utforsket, og modellene kan tilfredsstille eksamen (dvs. lys overføringer, trykk UTHOLDENHET, SEM, etc.). Dermed kan den produserte MTGS strukturen brukes til å holde hermeticity i tøffe miljøer.
Den FBG kan være godt smeltet med MTGS struktur, og den gjenværende belastningen i tetnings glass vil bli reflektert av Bragg bølgelengde Skift etter varmebehandling, som vist i figur 6. Verdien av gjenværende stress kan beregnes nøyaktig ved hjelp av Formel 1 og formel 2. Det er nesten det samme som resultatene fra den numeriske simuleringen i Figur 12.
Sanntids stress endringer av tetnings glass fra 100 ° c til 400 ° c overvåkes presist av FBG sensoren vist i Figur 8, og reduksjonen av gjenværende stress i tetnings glass kan gjenspeiles umiddelbart. Det er nødvendig å holde gjenværende stress på et høyt nivå. Som et resultat, kan Preventions å holde hermeticity av MTGS struktur oppnås ved hjelp av denne protokollen.
Fra resultatene av Figur 10overvåkes sanntids stress endringer av tetnings glass fra 1 MPA til 7 MPA, som opprettholder god konsistens med de numeriske resultatene. Derfor er MTGS modell med innebygd FBG sensor en potensiell sensor for høytrykks endring overvåking.
Figur 1: skjematisk diagram av MTGS struktur.
Tre komponenter er merket. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2: produksjonsprosess for glass sylinder.
(a) den kornete lavt Smeltepunkt forsegling glass. (b) mold for glass pulver. (c) Trykk på maskinen for å behandle glass pulver i sylinder. (d) glass sylinderen forberedt på sintering. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3: Sintered glass sylinder og relatert Sinter behandling.
Etter Sinter forarbeide, det ømt punkt barometer materiale ville omdreining i Sintered begrunne for fremme forarbeide. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4: MTGS struktur og varmebehandling for å behandle MTGS struktur.
(a) produsert MTGS struktur. (b) den detaljerte varmebehandlingen som er delt inn i tre stadier i henhold til endringer av tetningsmateriale. (c) MTGS-prøven som produseres av varmebehandlingen. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5: SEM og visuell inspeksjon av MTGS prøvene produsert med ulike forestillinger.
(a) mikrostruktur av tetnings glass og stål skall med god hermeticity. (b) mikrostruktur av tetnings glass og Kovar dirigent med god hermeticity. (c) mikrostruktur av tetnings glass og stål skall med mislykkede hermeticity. (d) mikrostruktur av tetnings glass og Kovar dirigent med mislykkede hermeticity. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 6: gjenværende stress målt ved FBG.
(a) oppsett av FBG-sensor i Forseglings glasset. (b) Bragg bølgelengde kurve under tetnings prosessen med bølgelengde Skift står for gjenværende stress i Forseglings glasset. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 7: samtidige temperatur-og stress overvåkning av MTGS-strukturen ved FBG-arrayer.
(a) fotografi av varme ovnen. (b) fotografi av MTGS prøven plassert i ovnen. (c) oppsett av online statlig overvåking eksperiment under termisk belastning. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 8: online overvåking resultater under termisk belastning.
(a) signalet påvirkes av stress og temperatur endring. (b) signal for temperaturovervåkning. (c) stress overvåknings signalet. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 9: online overvåking under trykk belastninger.
(a) fotografi av høytrykks rørledning. (b) oppsett av online statlig overvåking eksperiment under trykk belastning.
Figur 10: online tilstand overvåking resultat av femto-laser innskrevet FBG under press belastning.
Bølgelengden til FBG sensoren synker nesten lineært med trykket øker. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 11: mesh av MTGS struktur med avgrensning av tetnings glass.
Mesh fra utsiden til innsiden er henholdsvis stål skallet, tetnings glass og Kovar dirigent.
Figur 12: numerisk simulering av MTGS-strukturen etter produksjonsprosessen.
(a) aksial stress og (b) radial stress vektor graf av tetnings glass. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 13: grense betingelser for elektronisk overvåking under termiske-og trykk belastninger og beregning av baner.
Den termiske belastningen endres fra 100 ° c til 400 ° c. Trykkbelastningen endres fra 1 MPa til 7 MPa. Aksial banen er nøyaktig måle posisjonen til FBG i tetnings glass. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 14: programvareversjonen med destinasjons filer.
De spesielle resultatene (dvs. stress, belastning, etc.) kan trekkes ut fra dette grensesnittet. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Dimensjoner (mm) | Stål skall | Tetnings glass | Kovar dirigent |
| Indre diameter | 7 | 2,5 | 0 |
| Utvendig diameter | 10 | 7 | 2,5 |
| Høyde | 20 | 5 | 30 |
Tabell 1: dimensjonene til MTGS-strukturen.
| Parametere | Stål skall | Tetnings glass | Kovar dirigent |
| Yong ' s modul (GPa) | 183 | 56,5 | 157 |
| Poisson-forhold | 0,3 | 0,25 | 0,3 |
| Termisk ekspansjonskoeffisient (1/° c) | 1,6 × 10-5 | 8,9 × 10-6 | 4,9 × 10-6 |
Tabell 2: mekaniske egenskaper til MTGS struktur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
De kritiske trinnene for stressmåling av tetningsmateriale av MTGS struktur ved høy temperatur og høyt trykk inkluderer 1) produksjon av MTGS-modeller med FBG sensor, hvorav rist regionen er plassert på midten av tetnings glass; 2) oppvarming av hele modellen ved hjelp av en standard varmebehandlings prosessen, og etter at modellen kjøles til RT, vil FBG-sensoren bli godt smeltet sammen med MTGS-modellen, og gjenværende stress kan måles ved Bragg bølgelengde forskyvning; 3) plassering av den komplette modellen i ovnen for å oppleve skiftende termiske belastninger, og online samtidige temperatur og stress overvåking kan deretter oppnås ved bølgelengde Skift forskjellen på de to FBG arrays på en optisk fiber; og 4) produksjon av hele modellen på en høytrykks rørledning, og stress endring av tetnings glass med varierende trykk vil bli oppnådd ved en enkelt FBG i tetnings glass. Det viktigste steget er å holde den nakne FBG plassert nøyaktig i Forseglings glasset.
Sammenligning av eksperimentelle og numeriske resultater, den målte aksial gjenværende stress (56 MPa) er nesten den samme som den teoretiske verdien (53 MPa), og den gjenværende stress endringen under online overvåking eksperimenter under termisk og trykk belastninger er enig med simulering resultater, med et avvik på mindre enn 10%. Denne protokollen er bevist å være gjennomførbart og nøyaktig gjennom FEM.
I fremtiden kan denne protokollen brukes til å måle stor skala belastning i en MTGS struktur med høyt Smeltepunkt Forseglings glass (880 ° c). Hovedproblemet i dette eksperimentet er temperaturen utholdenhet av FBG sensor, så type II rist innskrevet av femto-laserpunkt-til-punkt-metoden kan brukes15.
Fra resultatene av FEM, er belastningen fordelingen i tetnings glass ikke-uniform, noe som betyr at risten av FBG vil bli summet og spekteret utvidet, tydelig påvirket av belastningen16. I de neste trinnene, bør forholdet mellom båndbredden til FBG og belastningen fordelingen bli studert, noe som kan tjene som en roman karakterisering for å identifisere typiske, ikke-uniform stamme indusert av små sprekker og andre skader i feltet av strukturelle tilstandsovervåkning17,18,19.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Dette arbeidet har blitt støttet av National S & T Major Project of China (ZX069).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| ABAQUS | Dassault SIMULA | ABAQUS6.14-5 | The software to carry out numerical simulation. |
| Fiber Bragg grating sensors | Femto Fiber Tec | FFT.FBG.S.00.02 Single | apodized FBG |
| Fusion splicer | Furukawa Information Technologies and Telecommunications | S123M12 | FITEL's line of fusion splicers provides an excellent solution for both field and factory splicing applications? |
| Glass powder | Shenzhen Sialom Advanced Materials Co.,Ltd | LC-1 | A kind of low melting-point glass powder (380?). |
| Graphite mold | Machining workshop of Tsinghua University | Graphite | The mold to locate each part of the metal-to-glass structure. |
| Heating furnace | Tianjin Zhonghuan Electric Furnace Technology Co., Ltd | SK-G08123-L | vertical tubular furnace |
| Kovar conductor | Shenzhen Thaistone Technology Co., Ltd | 4J29 | A common material used for the electrical penetration in the metal-to-glass seal structure |
| Optical interrogator | Wuhan Gaussian Optics CO.,LTD | OPM-T400 | FBG spectrum analysis modules |
| Pro/Engineer | Parametric Technology Corporation | PROE5.0 | The software to establish the 3D geometry. |
| Steel shell | Beijing Xiongchuan Technology Co., Ltd | 316 stainless steel | A kind of austenitic stainless steel |
References
- Alves, F. J., Baptista, A. M., Marques, A. T. Metal and ceramic matrix composites in aerospace engineering. Advanced Composite Materials for Aerospace Engineering. , 59-99 (2016).
- Dai, S., et al. Sealing Glass-Ceramics with Near Linear Thermal Strain, Part I: Process Development and Phase Identification. Journal of the American Ceramic Society. 99 (11), 3719-3725 (2016).
- Karmakar, B. Glasses and glass-ceramics for biomedical applications. Functional Glasses and Glass-Ceramics. , 253-280 (2017).
- Shekoofa, O., et al. Analysis of residual stress for mismatch metal–glass seals in solar evacuated tubes. Solar Energy Materials and Solar Cells. 128, 421-426 (2014).
- Lei, D., Wang, Z., Li, J. The calculation and analysis of glass-to-metal sealing stress in solar absorber tube. Renewable Energy. 35 (2), 405-411 (2010).
- Lei, D., Wang, Z., Li, J. The analysis of residual stress in glass-to-metal seals for solar receiver tube. Materials & Design. 31, 1813-1820 (2010).
- Dai, S., et al. Sealing glass-ceramics with near-linear thermal strain, part III: Stress modeling of strain and strain rate matched glass-ceramic to metal seals. Journal of the American Ceramic Society. 100 (8), 3652-3661 (2017).
- Hill, K. O., Meltz, G. Fiber Bragg grating technology fundamentals and overview. Journal of Lightwave Technology. 15 (8), 1263-1276 (1997).
- Prussak, P., et al. Evaluation of residual stress development in FRP-metal hybrids using fiber Bragg grating sensors. Production Engineering - Research and Development. 12, 259-267 (2018).
- Hu, H., et al. Investigation of non-uniform gelation effects on residual stresses of thick laminates based on tailed FBG sensor. Composite Structures. 202, 1361-1372 (2018).
- Colpo, F., Humbert, L., Botsis, J. Characterisation of residual stresses in a single fibre composite with FBG sensor. Composites Science & Technology. 67 (9), 1830-1841 (2007).
- Jin, L., et al. An embedded FBG sensor for simultaneous measurement of stress and temperature. IEEE Photonics Technology Letters. 18 (1), 154-156 (2005).
- Sampath, U., et al. Polymer-coated FBG sensor for simultaneous temperature and strain monitoring in composite materials under cryogenic conditions. Applied Optics. 57 (3), 492-497 (2018).
- Kersey, A., et al. Fiber grating sensors. Journal of Lightwave Technology. 15 (8), 1442-1463 (1997).
- Mihailov, S. J. Fiber Bragg Grating Sensors for Harsh Environments. Sensors. 12 (12), 1898-1918 (2012).
- Morey, W. W., Meltz, G., Weiss, J. M. Recent advances in fiber-grating sensors for utility industry applications. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. , 90-98 (1996).
- Jin, X., Yuan, S., Chen, J. On crack propagation monitoring by using reflection spectra of AFBG and UFBG sensors. Sensors and Actuators A: Physical. 285, 491-500 (2019).
- Kakei, A., et al. Evaluation of delamination crack tip in woven fibre glass reinforced polymer composite using FBG sensor spectra and thermo-elastic response. Measurement. 122, 178-185 (2018).
- Zhang, W., et al. The Analysis of FBG Central Wavelength Variation with Crack Propagation Based on a Self-Adaptive Multi-Peak Detection Algorithm. Sensors. 19 (5), 1056 (2019).
