基于荧光猝灭原理的硝基芳烃类爆炸物检测实验研究

基于荧光猝灭原理,以共轭荧光聚合物MEH-PPV为荧光指示剂,采用塑料光纤作为传感和传光元件进行硝基芳烃类爆炸物检测。实验采用探测荧光指示剂荧光寿命的方法进行爆炸物检测,荧光指示剂的荧光寿命利用相移法进行测量。测量了不同荧光指示剂浓度时系统对爆炸物检测的灵敏度,发现当MEH-PPV质量浓度为10 mg/L时,系统的灵敏度最高;研究了U形、双锥形、螺旋形塑料光纤传感头对系统灵敏度的影响,发现双锥形传感头的灵敏度最高;测试了荧光指示剂MEH-PPV的稳定性,实验表明光照会加快MEH-PPV的漂白速度。     

一种监测环氧树脂固化的光纤传感器

本文研究应用光纤传感技术对环氧树脂固化过程进行实时监测的方法。将光纤的一段包层去掉构成光纤迅衰波折射率传感顺，通过测量环氧树脂在固化过程中折射率的变化进行固化监测。由于光纤迅衰波传感器测量的是沿传感区长度方向的平均效果，因而可以在很大的程度上减弱树脂中空隙，杂质等缺陷对测量的影响。通过在光纤传感区－端的光纤端面镀全反射膜形成探针型传感结构，以便于操作。用光时域反射计（ＯＴＤＲ）进行测量，以光纤与光     

基于腔衰荡光谱技术的光纤微腔温度传感器

提出并实现了一种基于腔衰荡光谱(CRDS)技术的光纤微腔温度传感器。利用高频CO2激光脉冲技术在1060 nm单模光纤上直接刻蚀光学微腔,将其作为传感单元接入到光纤环谐振腔中,通过测量脉冲激光衰荡时间实现了温度传感。在24℃~93℃温度范围内,光纤微腔温度传感器灵敏度达到83.36 ns/℃,实验测量结果具有良好的线性度。     

基于塑料光纤传感的溶解氧浓度检测的实验研究

利用荧光猝灭原理,以塑料光纤为传感和传光元件,采用邻啡咯啉钌作为荧光标记物,应用检测荧光指示剂荧光寿命的方法进行溶解氧(DO)浓度的测定,荧光指示剂的荧光寿命利用相移法进行测量。实验制作了U形、双锥形和螺旋形3种不同形状的传感头,实验发现,与U形、双锥形传感头相比,螺旋形传感头具有更高的灵敏度;实验测试了荧光标记物浓度对系统灵敏度的影响,结果发现,浓度过高或过低都会降低系统的灵敏度,因此,要提高DO传感器灵敏度需要选择合适浓度的荧光标记物。     

基于光纤腔衰荡光谱的浓度和温度测量

为了提高浓度和温度测量的灵敏度和稳定性,采用时域分析法监测光纤系统中的光损耗,研制了基于光纤环形腔衰荡光谱的传感系统。基于该系统对浓度和温度进行传感测量实验,分析了错位传感结构的参量选择,并研究了空载时腔内信号放大对脉冲强度和脉冲数量的影响。结果表明,当干涉长度L和错位量D分别为4cm和3.75μm时,干涉效果最优;脉冲强度是无腔内放大时的4倍且脉冲数量更多;当蔗糖和葡萄糖溶液浓度为0.100g/mL~0.400g/mL时,浓度灵敏度为756.51μs/（g/mL）和909.07μs/（g/mL）,检测限为0.0014g/mL;当温度为30℃~200℃时,温度灵敏度为1.83μs/℃。该系统的设计和研究为浓度和温度的传感应用提供了有价值的指导。     

光纤环形腔衰荡技术及其在光纤传感器中的应用

光纤环形腔衰荡是一种新颖的、高灵敏度的腔损耗测量技术。阐述了光纤环形腔衰荡技术的基本原理,重点讨论了其在光纤气体传感和光纤压力传感中的应用及进展,并在总结该技术优点的基础上展望了其发展前景。     

基于光纤传感技术的工程监测应用研究

光纤传感技术作为当前热门技术之一,在工程监测领域有着许多重要应用。通过探讨光纤传感技术在工程形变监测中的应用案例,展示了其在工程监测领域的重要性。光纤传感技术利用光纤作为传感元件,可以实现对形变的连续、实时监测,并提供高精度的监测数据。通过布设应变光缆和温度补偿光缆,在合璧津高速公路K134段高架桥上进行了监测实验。结果表明,光纤传感技术能够准确评估结构的变形情况,并通过温度补偿算法消除了温度变化对数据的影响。通过几何方法计算沉降位移,可以实现对沉降位移的估算。     

飞秒激光蚀刻光纤微腔及其在光纤环衰荡腔中的应用

为了实现在光纤环衰荡腔(FLRD)系统中的微量气体液体传感,提出了利用飞秒激光微纳加工的方法加工微流体传感装置.利用800 nm的飞秒激光脉冲在普通980 nm,1550 nm的单模光纤上实现了直写光学微腔,微腔的宽度达到4 um,深度80 um.将在单模光纤刻蚀的光学微腔成功应用于光纤环衰荡腔系统之中.针对光纤环衰荡腔的系统装置,分析了该系统的探测原理,并对该系统应用于微流体吸收探测中所探测的衰荡时间、损耗及待测流体浓度的关系进行理论推导.利用此系统,实现了对微量流体浓度的吸收谱高灵敏度探测.     

光纤腔衰荡谱系统设计及流体传感研究

主要对光纤腔衰荡谱(CRDS)系统设计及流体传感问题展开研究。介绍光纤腔衰荡谱技术的基本原理;给出典型光纤衰荡腔的结构分类;提出光纤腔衰荡谱系统的设计方法,并简要介绍我们应用光纤衰荡谱技术进行流体传感研究的最新进展;最后,展望光纤腔衰荡谱技术的发展并提出研究新思路和建议。     

光纤消逝场传感器传感结构的分析与应用

对光纤消逝场理论进行了详细分析,阐述了影响光纤消逝场传感器灵敏度的一些关键因素,并对几种常见的光纤消逝场传感光纤的优缺点进行了比较,主要包括圆柱形、D形、U形、锥形以及光子晶体光纤等结构的传感光纤。通过分析各种传感结构的光纤消逝场传感器的应用实例,归纳总结了提高光纤消逝场传感器传感灵敏度的一般方法,包括在传感光纤表面镀薄敏感膜或者金属膜、优化传感光纤结构、进行荧光标记以及用纳米粒子修饰等一系列措施。     

基于倏逝波吸收的塑料光纤葡萄糖传感特性

利用塑料光纤作为传感和传光器件,以高亮度经正弦信号调制的蓝光LED为光源,基于倏逝波吸收原理进行葡萄糖浓度传感。实验研究了U形、双锥形、螺旋形传感头对不同质量浓度葡萄糖溶液的传感特性,实验结果为螺旋形传感头的灵敏度最高。螺旋形传感头的透射光功率与葡萄糖质量浓度之间呈线性关系,线性系数为0.986,系统的灵敏度为0.1μg/mL。实验还对螺旋形传感头在质量浓度分别为0mg/100mL和25mg/100mL葡萄糖溶液中透射光功率的重复性进行了测试,在5个循环内实验结果具有重复性。     

自适应滤波在气体浓度测量系统中的应用

根据Beer-Lambert定律,设计了一种基于光纤环形衰荡腔的双环路气体浓度测量系统。通过加入掺Er光纤放大器(EDFA)的全光自动增益反馈环,对EDFA的增益进行控制,可使衰荡时间大大延长,提高了系统的测量精度。研究了EDFA产生的放大自发辐射(ASE)噪声对系统测量精度的影响,采用自适应滤波方法对实验数据进行处理.通过对比试验论证了自适应滤波方法对提高系统测量精度的作用。分析了光在不同浓度的CO气体中的吸收特性以及衰荡时间与气体浓度的关系。     

基于腔衰荡光谱技术的三参量同时测量光纤微腔传感器

提出并实现了一种基于腔衰荡光谱(CRDS)技术的三参量同时测量的光纤微腔传感器。利用高频CO2激光脉冲技术在1 060nm单模光纤(SMF)上直接刻蚀光学微腔,并将其作为传感单元接入到光纤环谐振腔中,通过测量脉冲激光衰荡时间实现了对温度、折射率和应变3个不同参数的同时传感测量。整个传感器系统采用光时分复用(OTDM)技术,3个带有光纤微腔传感单元的光纤衰荡腔并联连接,共用一个光源和探测器,在3路光纤环中引入不同的相位调制项,使其输出的衰荡信号在时域上有效的分开,从而达到三参量传感的目的。传感器结构合理,可操作性强,后期数据处理工作简单易行,实验结果重复性良好。在此基础之上,可以将此传感器结构推广到四参量,甚至更多参量的传感器系统中。     

光纤光栅动态称重技术的研究

在实验室内搭建了一套光纤动态称重系统,该系统是基于普通单模光纤光栅传感技术。在实验小车经过支撑称重台面的金属弹性体时,将引起弹性体形变,采用光纤光栅传感器监测这一形变。通过分析光纤光栅解调仪采集到的光纤光栅传感信号,反演出实验小车的质量。实验结果表明系统精度优于±3%。该系统采用实时校准光纤光栅传感器基准传感波长方法,消除了环境温度对测量结果的影响,具有自温度补偿功能。     

光纤腔衰荡光谱与太赫兹波谱技术检测气体研究现状与展望

提气体浓度的实时在线精确测量在人类健康、生命安全、环境保护、资源有效利用及大气遥感探测技术等方面有着十分重要的意义。本文首先介绍了光纤衰荡光谱技术检测气体浓度的最新研究进展;接着分析了太赫兹波在气体浓度探测中应用的优势、可行与局限性;最后对太赫兹波腔光纤衰荡光谱技术测量气体浓度技术方法和应用前景做了展望。     

基于氧化石墨烯微纳光纤的狂犬病毒免疫传感器

提出一种基于氧化石墨烯(GO)微纳光纤的生物传感器，将其用于狂犬病毒(RV)的免疫检测研究。首先，将标准单模光纤通过熔接机放电形成双锥形光纤，再对双锥形光纤进行熔融拉锥制作出高灵敏度的微纳光纤。然后，在微纳光纤表面修饰GO，并将RV抗原固定于该传感器表面，用于对RV抗体的特异性检测实验。实验结果表明：该生物传感器对RV抗体的检测范围为200 fg/mL～1 ng/mL，检测极限(LOD)约为225.56 fg/mL，其检测灵敏度约为1.099 nm/log(mg·mL^-1)，解离系数约为2.92×10^-11 M；当用于不同的抗体溶液样本和RV阳性血清的对照检测及临床检测时，该免疫传感器对前者的响应非常微弱，而对后者有明显的响应，说明其对RV抗体具有良好的特异性。基于GO修饰微纳光纤的免疫传感器具有制作简单、微纳尺寸、灵敏度高、成本低等优点。     

CO2激光刻写长周期光纤光栅与光纤MZ结构的双参数传感特性

为了实现温度与应变的双参数高精度传感测量,提出了一种CO2激光刻写长周期光纤光栅（Long Period Fiber Grating,LPFG）与光纤马赫-增德尔（MZ）干涉型结构的光纤传感器,利用CO2激光刻写制作LPFG并利用错位熔接法制备光纤MZ结构,将二者级联并实时监测温度及应变变化时的透射谱变化,研究了其传感原理并验证了其温度及应变传感特性。实验结果表明:该双参数光纤传感器的LPFG仅对温度敏感,MZ干涉结构对温度和应变都敏感;在温度范围35~70℃时,LPFG特征波长升温灵敏度38.57 pm/℃,降温灵敏度39.17 pm/℃;MZ干涉结构特征波长升温灵敏度38.57 pm/℃,降温灵敏度为37.50 pm/℃;当应变范围0~450 时,MZ干涉结构加载灵敏度4.01 pm/,卸载灵敏度为4.24 pm/。为温度和应变的实时测量提供了一种灵敏度高、线性度好的光纤传感器。     

在线近红外光纤光谱传感方法研究

提出了在线近红外光纤光谱传感方法,研制了光纤光谱传感器,对塑料发泡挤出过程参数(CO2气体浓度)进行在线检测实验,并对光谱数据进行分析与处理.其结果是令人满意的. 理论与实验研究表明,本文提出的在线近红外光谱光纤传感方法很好地解决了聚合物动态挤出过程中参数的实时在线检测问题,通过光谱分析,研究微孔塑料的发泡成核机理,揭示其成核过程,从而能监控聚合物动态挤出成型过程. 用该方法实现的微孔塑料实时在线光纤光谱传感检测系统,具有重要的理论与实际意义.(PD7)     

用于石油测井和管道运输的分布式光纤传感系统

分布式光纤传感系统是一种能够实时获取传感光纤区域内随时间和空间变化的被测量分布信息的技术,具有抗电磁干扰并且能够承受极端环境的优点,非常适合应用在石油测井和管道运输过程中的实时监测.本文通过对分布式光纤传感技术原理的分析,阐述了其在石油工业的应用现状和技术水平,针对我国的分布式光纤传感应用情况,进行了展望.     

基于U形塑料光纤的氧气传感器

报道了一种基于荧光猝灭原理的光纤氧气传感器.采用塑料光纤作为传感和传光元件进行氧气传感,传感头制成U形.以邻菲咯啉钌作为荧光标记物,用溶胶-凝胶法制备敏感材料.采用相移法来实现对荧光寿命的测定.测量了不同弯曲半径传感头对氧气传感的灵敏度,发现当U形光纤的弯曲半径较小时系统的灵敏度较高.对荧光寿命和氧气浓度的关系进行了测量,发现二者呈哑线性关系,提出双荧光体模型解释这一实验现象.