基于光纤布拉格光栅湿度传感器的研究

文章基于光纤布拉格光栅对温度、湿度等敏感的基础上,分析了以聚酰亚胺（PI）薄膜为湿敏涂层,当湿度变化时,由于涂层的膨胀,导致光纤布拉格光栅产生应变,从而对湿度传感。理论分析与实验证明,光纤布拉格光栅湿度传感器是一种性能良好的湿度传感器。     

新型光纤化学瓦斯传感器的研究

利用超分子化合物穴番A对瓦斯气体的吸附作用将引起光纤包层折射率发生相应改变,结合模式滤光检测技术,提出了一种新的瓦斯传感器检测方法.分析了这种光纤化学瓦斯传感器的工作原理、组成结构及光纤的涂层方法.针对传感系统进行瓦斯监测实验表明:这种传感器能实时准确地检测出甲烷气体体积分数,是一种简便,快速,灵敏的瓦斯检测办法.     

基于SAW表面气液相效应和GC分离柱的气敏传感器

限于传统涂敷敏感膜的声表面波（SAW）气敏传感器存在成膜困难和选择性差、重复性差以及再生性差等问题,本研究提出一种基于压电基底表面气体气液相转换效应机理的瑞利波传感器。在此基础上开发了一种基于瑞利声表面波传感器和气相色谱（GC）分离柱的便携式气体检测系统。最后实验论证了方案的可行性,初步的实验结果表明该系统具有分析时间短、选择性好、灵敏度高,可检测ppb（10^-9）浓度的混合VOCs以及成本低等优势,显示其在痕量挥发性有机气体检测和分析应用上有良好的潜力和前景。     

基于SAW表面气液相效应和GC分离柱的气敏传感器的研究

限于传统涂敷敏感膜的声表面波（SAW）气敏传感器存在成膜困难和选择性差、重复性差以及再生性差等问题，本研究提出一种基于压电基底表面气体气液相转换效应机理的瑞利波传感器。首先建立了挥发性有机气体(VOCs)液相凝聚体薄层负载下的SAW波传模型，并仿真计算了其波传频散和波传衰减。然后在此基础上开发了一种基于瑞利声表面波传感器和气相色谱（GC）分离柱的便携式气体检测系统。最后实验论证了方案的可行性，初步的实验结果表明该系统具有分析时间短、选择性好、灵敏度高（可检测ppb浓度的混合VOCs）以及成本低等优势，因此其在痕量挥发性有机气体检测和分析应用上有良好的潜力和前景。     

Optical fiber pH sensor based on lossy-mode resonances by means of thin polymeric coatings

This work describes the fabrication of an optical fiber sensor with spectral response to pH based on the deposition of a thin polymeric coating on an optical fiber core. If the thin polymeric coating has a high refractive index real part and a non-null imaginary part, this permits a coupling of light to the modes guided in the polymeric coating originating optical resonances. These resonances are named by some authors as lossy-mode resonances (LMR) or guided-mode resonances. Moreover, the location of the resonances in the optical spectrum varies as a function of the coating thickness and refractive index. Hence, the utilization of the well-known poly(allylamine hydrochloride) (PAH) and poly(acrylic acid) (PAA) pH sensitive polymeric coating that presents a variation of the thickness with the pH of the solution (known as swelling/deswelling behaviour) permits the fabrication of optical fiber pH sensors based on wavelength detection. The fabrication of ready-to-use devices requires considering several aspects such as the adequate polymeric coating thickness or the selection of the resonance to be monitored. As a result, LMR-based optical fiber pH sensors with accuracy of ±0.001 pH units and an average sensitivity of 0.027 pH units/nm within the range between pH 3 and pH 6 have been obtained after an adequate design.     

光纤高温传感器表面镀膜技术研究

在高温测试中,光纤高温传感器具有独特的优势,在制作光纤高温传感器过程中,镀膜技术是一个关键的环节。根据高温测试需要,选取了合适的镀膜材料,对氧化锌（ZnO）和氧化镁铝（MgAl2O4）的物理化学性质进行了介绍,同时根据材料特性选择了适合的镀膜方法,分别适用于黑体腔温度传感器的头部镀层和光纤光栅传感器表面镀膜,取得了良好的效果,达到了温度测量的要求。     

一种新型本征倏逝波型光纤传感器的研究

研究开发了一种新型本征型光纤倏逝波传感器.采用有机玻璃板和大半圆弧高抛光PVC管构成光纤支架,将60/125 μm阶跃多模光纤隔一定距离剥除等长度涂覆层后缠绕于光纤支架上,其无涂覆层部分位于上下两PVC管之间,经化学腐蚀后获得裸芯总长度大于0.5m的新型高灵敏本征型光纤倏逝波传感器.实验结果表明:该传感器对亚甲基蓝的探...     

荧光光纤传感器的表面非接触测温

强度调制型荧光光纤温度传感器具有其它光纤温度传感器所不具有的优点。对原有的传感器的传感部分作了改进 ,使之能用于对运动物体小面积的非接触性温度的测量。     

SPR传感芯片的理论与实验研究

针对光纤SPR(表面等离子体共振)传感器制作工艺复杂的问题,提出了一种光纤先固定后部分镀膜的SPR传感芯片的制作方法.依据电磁场和射线理论,分析并讨论了此种波长调制部分镀膜SPR传感芯片的工作原理,采用MEMS制作工艺对探测光纤进行封装固定以后,再对光纤进行部分镀膜,其结构简单,工艺性好,易于实现批量化.最后,搭建了一套基、于波长检测的光纤SPR测试系统对其进行测试.实验结果表明:在折射率范围为1.33～1.36时,共振波长同折射率具有良好的线性关系,光谱仪分辨率为0.1 m时,其分辨率可达到3×10-5折射率单位.     

基于超支化聚合物的声表面波化学毒剂传感器

基于声表面波（SAW）技术的化学毒剂传感器在检测下限、响应速度以及减小温度、湿度交叉敏感等方面还需进一步提高。提出了在SAW双端口谐振器上涂敷超支化聚合物的方法提高传感器的检测下限和灵敏度。通过建立Van Dyke模型,分析了敏感膜对SAW化学毒剂传感器Q值、插入损耗以及电路阻抗匹配的影响。利用谐振器代替延迟线,确保了器件具有插入损耗、高Q值的特点。实验证实,在谐振器的中心栅结构上涂覆聚合物可以减小粘弹性聚合物对谐振器插损、Q值以及输入输出阻抗的影响。对设计的化学毒剂传感器进行了沙林毒剂检测实验,采用315MHz的SAW谐振器结合超支化聚合物膜,检测沙林气体浓度为5．0mg／m^3。实验表明：这种传感器的灵敏度可达到600Hz／mg／m^3,响应时间为50s,恢复时间约为60s。     

光纤传感器在爆炸性危险场所的应用

为了探索光纤传感器在爆炸性危险场所的应用,弥补传统传感器在极端工作环境中的不足,针对国内外光纤传感器的发展现状,从非电气传感原理入手,结合光的点燃机理,阐述了其在防爆领域内应用的优势.通过对比电气传感器,从标准的角度说明了光纤传感器在爆炸性危险区域使用的可能性.介绍了国际标准IEC 60079-28中对光辐射设备的分类和考核依据,表述了光纤传感器在防爆领域应用前景巨大的观点.     

多通道光纤振动传感器系统

介绍了一种多通道光纤振动传感器的原理和设计,它使用悬臂梁来遮挡反射回光纤的光，用光强度调制来实现振动信号的测量。这种传感探头只需一根光纤引出，紧凑小巧，易于安装调试。详细地介绍了系统的设计和制作方法。     

一种采用穴番-A敏感膜的新型声表面波瓦斯传感器的研究

本文利用笼形超分子材料穴番-A对甲烷分子的特异性包合作用,提出了一种能够在室温下工作的采用穴番-A敏感膜的新型声表面波瓦斯传感器。设计研制了中心频率为300 MHz的低损耗、高Q值SAW谐振器,并以所研制的谐振器构成双通道差分振荡器。分别以点涂法和旋涂法在传感通道SAW谐振器表面进行了敏感膜的镀膜。通过实验观察对比了采用两种镀膜方式的SAW瓦斯传感器在常温下对5%甲烷气体的响应。实验结果显示点涂镀膜的传感器响应约为1 kHz,远大于旋涂镀膜方式。AFM表面形貌表征显示了敏感膜表面粗糙度是造成这一差异的主要原因。实验还研究了传感器对不同浓度甲烷气体的响应,结果表明传感器响应随气体浓度降低而减小,两者存在良好的线性关系,测试灵敏度为205 Hz/%,检测下限约为0.2%。     

基于光强余弦分布的同轴型光纤位移传感器设计

在分析了发射光纤出射端光强分布的几种模型基础上,提出了光强余弦分布的假设,并据此建立了单光纤对数学模型,设计出用于叶轮泵转轴径向跳动测量的同轴型光纤束位移传感器,建立了光纤束传感器调制函数的数学模型,仿真分析了传感器的输出特性。对测试系统稳定性进行了动态测试,结果表明:在转轴转速保持5 000 r/m in时,5m in内其稳定性优于±10μm,满足设计要求。可见发射光纤出射端光强余弦分布假设与实际相符,对光强调制型光纤传感器的设计具有指导意义。     

Terbium doped strontium cerate enabled long period fiber gratings for high temperature sensing of hydrogen

This paper reports on a novel optical fiber based sensor for hydrogen detection at high temperatures (>600 °C). The optical sensor consists of a perovskite-type ceramic, SrCe_0.95Tb_0.05O_3−δ, as the sensing material, which is coated on the cladding layer of long period fiber gratings. Upon exposure to hydrogen, the reduction of Ce⁴⁺ to Ce³⁺ on the surface of SrCe_0.95Tb_0.05O_3−δ particle causes decrease in its refractive index. As a result, the resonance wavelength of long period fiber gratings shifts to a higher value. The rate of the shift is dependent on the hydrogen partial pressure and can be used as the sensing signal. The high temperature optical H₂ sensor exhibits high sensitivity for H₂ detection at a partial pressure of 0.005 atm, and a short response time. The sensor is reversible as exposing the sensor to air oxidizes Ce³⁺ to Ce⁴⁺.     

发光分析中的光导纤维感传器

基于发光分析原理的光纤维传感器有很多优点,其中最重要的有以下一些:(1)由于它不需要参比信号和光源,因而结构非常简单;(2)它可以加工成小巧的仪器,特别适用于临床化学和医学中微量样品及活体检测;(3)因为它的原始信号是光,因此不受电的干扰及探头自身接界电位的干扰;(4)可以将几种不同的传感器组装在一起同时测定几个不同的参数。 本文主要介绍了基于发光原理分析的光纤化学传感器、光纤生物传感器和光纤免疫传感器的结构、工作原理及其应用。     

环状约束光纤热双金属片F-P腔温度传感器

提出一种改进的光纤法布里—珀罗(F-P)腔结构的热双金属片温度传感器。利用常见的法兰盘光纤连接器,以环状结构约束热双金属片的形变。给出环状约束具体有限元分析结果;环状约束可以简单改变环孔大小灵活适应不同量程的需要;实际制作了环状约束光纤热双金属片F-P腔温度传感器,进行了相关实际测试。     

基于微透镜阵列的多通道光寻址电位传感器研

为了提高化学和生物图像传感器的成像速度和简化成像系统,提出了一种基于微透镜阵列的多通道光寻址电位传感器.利用微透镜阵列把单束激光转化成点阵,通过多频率斩波器,得到不同频率的光点阵列用作光寻址电位传感器的光源,从而实现多点同时检测.实验结果表明该系统具有良好的频域分辨率,通过数字补偿技术可获得各个检测点的电流电压特性曲线,证明可实现多点同时检测.该系统可以用于光寻址电位传感器和扫描光感阻抗传感器的快速成像,以及多通道化学生物图像检测.     

光强调制型光纤湿度传感器评述

综述了湿度传感器的发展概况;重点分析和介绍了吸收型、折光率变化型及光散射型三类光强调制型光纤湿度传感器的感湿机理与研究成果;展望并讨论了光强调制型光纤湿度传感器的发展趋势和应用前景。     

Miniature interferometric humidity sensors based on silica/polymer microfiber knot resonators

In this paper, two fiber-optic interferometric humidity sensors based on silica/polymer microfiber knot resonators (SMKR/PMKR) are reported. These tiny humidity sensors are directly fabricated by using silica/polymer microfibers without any humidity-sensitive coating. The silica microfiber knot resonator sensor has a humidity sensitivity of ∼12 pm/10%-RH within a linearity range from 15%-RH to 60%-RH, while the polymer microfiber knot resonators sensor has a humidity sensitivity of ∼88 pm/10%-RH, with a linearity range from 17%-RH to 95%-RH. The temporal response of the PMKR sensor is <0.5 s. Such types of humidity sensors have advantages of easy fabrication, fast response, extremely compact size, stable and low cost, they would find potential applications in micro-scale humidity sensing.