甲烷气体多点光纤传感系统的研究

基于气体在其特征吸收波长下光的吸收随浓度变化的机理和空分复用技术,复用多个气体吸收型光纤传感器,并通过谐波检测技术对微弱信号进行处理,设计了一套甲烷气体多点光纤传感系统。研究表明,该传感器的精确度为 5ppm,精确度和稳定性均可满足实际要求,仪器可在多场合进行多点在线测量。     

微纳Taper光纤干涉传感器的折射率测量理论研究

利用微纳taper光纤干涉方程和微纳光纤传输模式函数关系,建立了微纳taper光纤干涉波长随环境折射率变化的数学模型,指出微纳taper光纤干涉波长的响应规律由基模高阶模有效折射率差、色散因子和环境折射率3个因素所决定.详细研究了微纳taper光纤传感器的灵敏度变化规律,结果表明,传感器的灵敏度随光纤半径变小而急速增大,并随环境折射率的增大而非线性增加,而且探测波长越长,其灵敏度越大.     

分布式光纤管道泄漏检测及预警技术灵敏度分析

针对管道安全存在的问题,提出了一种基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理的分布式光纤管道泄漏检测及预警技术,利用与管道同沟敷设的光缆中的3条单模光纤构成分布式光纤微振动传感器检测管道沿线的振动信号,可以有效地检测管道沿线所发生泄漏和异常事件．分析和研究了检测系统的测试灵敏度影响因素,并采用不同光缆结构和埋设方式对检测系统的检测灵敏度进行测试．实验结果表明,该检测技术可以检测到1m范围内的人工挖掘信号,在气体管道压力不小于0．2MPa的条件下,可以检测到0．4m^3／min的气体管道泄漏．     

光谱吸收式光纤甲烷气体传感器及其信号处理方法

基于气体在其特征吸收波长下光的吸收随浓度变化的机理,通过对甲烷气体吸收光谱的分析,提出了一种光谱吸收式全光纤甲烷气体传感器及其系统。该系统以1300nm波段的DFBLD作为光源,波长响应范围为1100~1900nm的高灵敏度、低噪声的InGaAsPIN作为光电探测器,利用锁相放大器对传输信号进行相敏检波,采用一次谐波反馈光源注入电流、二次谐波与一次谐波的比值作为系统输出的谐波检测技术对微弱信号进行处理,使得系统达到很高的灵敏度。研究表明,该传感器的灵敏度达到10ppm,精确度和稳定性等性能指标均可满足甲烷气体检测要求。     

高性能虚拟数字示波器的研究

目的 介绍了基于虚拟仪器设计软件Labview开发的高性能虚拟数字示波器系统，方法 由数据采集DAQ、接口总线、硬件驱动程序和虚拟软件数字示波器构件构成了虚拟示波器系统，并应用在光纤气体浓度检测系统中。结果与结论 在实际光纤气体浓度检测系统中的应用表明，该虚拟数字示波器很好实现检测信号的处理，并具有良好人机界面和性能。     

调制式光纤甲烷气体传感器的研究

利用Fabry-Perot腔的选频特性，考虑与光纤的低损耗窗口相一致和价格等因素，以价廉的1300nm波段的LED作为光源，实现了PZT对Fabry-Perot腔的正弦调制；对甲烷气体浓度进行谐波检测，检测灵敏度可达10ppm。研究表明，该传感器灵敏度和稳定性大大提高。     

以空芯光子带隙光纤作气室的全光纤甲烷检测

以空芯光子带隙光纤(PBGF)作为气体传感部件,分析了PBGF内部导光机制及其甲烷在纤芯缺陷区域的扩散特性,设计多段PBGF连接耦合弯曲成圈在一起组成的传感气室,构建一套全光纤甲烷浓度检测系统。引入分布式反馈光纤激光器的调控机制,采用谐波检测技术,实现了整体对全光纤甲烷浓度检测系统的优化。经实验,可证明由该传感部件组成的全光纤甲烷浓度检测系统能够实现甲烷浓度在线实时检测,并且甲烷浓度与相对强度成良好的线性关系,其线性度可达99.8%。     

微纳光纤免疫传感器的研制

通过在微纳光纤表面进行生物修饰,固定上与待测物质相匹配的抗体,将光纤探测和生物免疫反应技术相结合,制作了微纳光纤免疫传感器。     

空芯光子晶体带隙光纤用于甲烷检测的研究

基于甲烷的光谱吸收理论,设计了一套利用空芯光子晶体带隙光纤(HC-PBGF)做传感气室的全光纤甲烷检测系统。根据HITRAN2012数据库和HAWKS软件确定甲烷的检测波长;利用气泵在HC-PBGF两端形成压力差来加快甲烷气体的扩散,利用反射镜延长光程至2倍;通过实验得到190s后气体扩散完成,0.5h内系统示值波动为0.012%,平均重复率为99.63%。最后配制0~2.5%浓度的甲烷气体进行浓度检测,得出甲烷浓度与相对吸收强度呈线性关系,线性度为99.92%。该系统成功实现了将HC-PBGF的空芯结构用于甲烷的吸收检测,加快了系统的响应速度,实现了仪器的小型化,使在线检测更加方便。     

对瓦斯浓度检测中光纤气体传感器应用的研究

对煤矿井下瓦斯浓度的检测一直是煤矿安全生产的前提条件。在粉尘密布、环境嘈杂的井下,如何能够精确检测出瓦斯气体的浓度是安全工作的重中之重。光纤气体传感器是一种新式的传感器,在工程测试中,能及时,准确地对易燃、易爆、有毒、有害气体进行检测。通过研究,采用了一种基于谐波检测的光谱吸收型光纤气体传感器。光源采用DFBLD,用谐波比值来消除误差。实验表明：该种传感器性能稳定,灵敏度高,适用于气体浓度测量。     

应用微流体混合器芯片于食品中甲醛含量快速检测

本研究利用微流体芯片配合雷射激发荧光侦测法,侦测食品中不当添加物一甲醛,实验中以4-amino-3-penten-2-one(Fluoral-P)和甲醛作用,并于微流体混合器中进行反应及荧光衍生化以快速侦测.在微流体芯片中过高浓度甲醛荧光衍生物,因荧光分子基团讯号集中,易干扰全波长与荧光的侦测,因此在微流体芯片的检测以100 ppm以下为主.而在微流体混合器方面,本研究利用1:7型式不对称管道之微流体混合器,甲醛于此芯片中行荧光侦测法测定,随着甲醛浓度的降低,荧光讯号愈平缓,易出现噪声,侦测极限可达0.4 ppm且其线性度为R2=0.9954,而浓度低于1 ppm时,其S/N比表现度随之降低,此系统可提供较短分析时间、低试剂与成本消耗.     

集成一次性微流控芯片的便携式荧光检测系统

本文研究了一种新型的生物化学分析系统,该系统包括便携式荧光检测仪和带光纤的微流控芯片．采用基于MEMS技术的微泵将待测物与荧光试剂的混合物导入微流控芯片,采用PMT检测受激发产生的荧光,荧光强度与待测物浓度成一定比例．激发光则通过光纤将光源LED光信号导入微沟道中．随着液体在微沟道中的流动,可连续分析和检测不同的样品．该系统检测1～1000μg／L浓度的荧光素具有0．966的相关系数．基于荧光猝灭原理,该系统还可检测浓度为5ng／μL的硝基化合物．该生化分析系统除具有便携式和一次性微流控芯片优点外,还具有成本低．试剂、样品消耗量少,且分析时间短等优点该系统能实现现场检测,可应用于临床诊断、环境检测及生物战剂检测等领域     

一种光纤化学二氧化碳传感器的研制

研究开发了一种基于指示剂的二氧化碳光纤化学传感器,采用具有高气体可透过性和低折射率的无定型聚四氟乙烯(Teflon AF)材料作为液芯波导管,高灵敏度微型CCD分光光度计作为检测器,溴百里酚蓝(BTB,bromothymol blue)和Na2CO3为指示剂缓冲溶液。在0～194 ppm的CO2浓度范围内,传感器最佳精度为±1.21ppm,响应时间(99％)约为2 min。传感器具有体积小,能耗低等特点,适于现场长期自动监测。     

电子科大制出新一代微纳光纤珐珀传感器

电子科技大学通信学院光纤技术研究中心饶云江教授团队首次在国际上应用157nm和飞秒激光微加工技术制作出新一代微纳光纤珐珀传感器。该项工作作为国家自然科学基金重点项目“新一代微纳光纤传感器基础研究”的一部分，在今年的中期评估中获得了相关专家的高度评价。     

危险气体监测系统的设计和研制

本文介绍我们设计和研制的“危险气体监测系统”。介绍了系统的设计和使用方法。本系统以四极质谱计和β放射线电离规作为传感器,质谱计的质量范围为1到100原子质量单位,它能从混合气体中检测出最小浓度为数ppm的气体组份,通过标定能定量分析微量的氢,氧、氮、氦、四氧化二氮、硝酸、偏二甲肼等。     

微纳光纤应用取得新进展

微纳光纤是纳米光子学中的一个重要研究领域，它以其卓越的性能成为未来光器件微型化集成化的一种町供选择的基本单元。武汉光电国家实验室光互联及光信号处理团队的张新亮教授、张羽博士等人提出了在微纳光纤中引入更加精细的周期性结构，并据此和新加坡南洋理工大学沈平教授、林波等合作，制作了微纳光纤布拉格光栅（MFBG）新颖器件。     

大阪氧气公司研制并销售超高灵敏的微量氧分析仪

大阪氧气工业公司研制并正式销售了“超高灵敏的微量氧分析析”(商品名)。在大规模半导体生产中,需要对保护气体中的氧浓度进行监测。以往的分析仪的极限为1ppm,新仪器的分析可达0.01ppm。预计第一年将向电子工业界销售50～60台。在半导体生产过程中,为防止氧化,通常要用氮气等惰性保护气体,其中若混入微     

载人航天器密封舱微量有害气体质谱检测方法

介绍了采用小型真空质谱计进行载人航天器密封舱内多组分微量有害气体的检测方法.通过测量微量气体浓度,实现密封舱内多种微量有害气体在线监测.给出了甲苯、二甲苯、二氯甲烷、甲烷、丙酮等5种气体的相对灵敏度试验数据,验证了现有小型真空质谱计最小可检浓度可以达到1ppm要求.研究结果表明,采用小型真空质谱计进行舱内微量有害气体浓度监测是可行的.     

基于微纳耦合光纤传感器的模态声发射源线性定位研究

微纳耦合光纤由于其抗电磁干扰能力强,制作简单和解调成本低,在声发射检测领域具有良好的应用前景。但将其与模态声发射源定位技术相结合还未有报道。利用微纳耦合光纤传感器,通过S0/A0峰值定位方法和A0/A0阈值定位方法实现了对模态声发射源的线性定位;分析了Gabor变换时间分辨率对S0/A0定位方法中模态识别准确度的影响规律,和A0/A0定位方法中等值线阈值对定位结果的影响规律;对比讨论了两种定位方式的定位精度、定位范围和定位重复性。本研究对微纳耦合光纤传感器在模态声发射源定位中的实际应用具有积极的指导意义。     

基于WO_3薄膜的双声路声表面波型SO_2气体传感器

以金属钨粉,H2O2,CH3OH和PVP(聚乙烯吡咯烷酮)为原料,利用热喷射方法在双声路声表面波器件的测量声路上制作了细微多网孔状WO3薄膜,提出并实现了一种在常温下可以实现对二氧化硫(SO2)气体进行物理吸附和解吸附的基于WO3薄膜的双声路声表面波型SO2气体传感器.声表面波器件的双声路结构消除了由于外界测量条件改变引起的测量误差,也进一步提高了传感器的可靠性和准确性.实验结果表明,该传感器具有好的重复性,在测量范围内对各种浓度的SO2气体具有好的响应特性;传感器在0.5ppm到20ppm浓度范围内的线性灵敏度大约为6.8KHz/ppm.