Preparation and Properties of Sensing Membrane for Fiber Optic Oxygen Sensor

Four sensing membranes based on fluorescence quenching were prepared by sol-gel method and CA membrane method, and the Ru( Ⅱ ) complexes, Ru( bpy )3 Cl2 and Ru(phen)3 Cl2, were used as the indicators. The results indicate that the volume fraction of oxygen Ψo2 have a linear relationship in large scale with tanΨ0/ tanΨfor all of the sensing membranes. They have super properties such as excellent limit of detection ,fast re-sponse time and good reproducibility. The stability of the sensing membranes made by sol-gel method is better than those by CA membranes, but the uniformity of the latter is better than that of the former.     

Preparation and properties of fiber optic oxygen sensing material by thermo-polymerization method

A new kind of fiber optic oxygen sensing material based on the fluorescence quenching of Ru（bpy）3Cl2 was prepared by the themo-polymerization method. The ruthenium dye was immobilized in N, N-methylene bisacrylamide（MBBA） polymer by physically trapping while MBBA was covalently crosslinked on the glass micro-beads by NaHSO3-O2-MnSO4 initiator system. The lock-in amplifyication technology was used for the detection of their sensing properties. The influences of indicator concentration, glass micro-beads diameter, post polymerization time, concentration and reaction time of glutaraldehyde on the properties of sensing materials were studied. To optimize the influencing factors to the sensing materials, the indicator concentration of 0.7 g/L, glass micro-beads diameter of 0.3 mm, post polymerization time of 5 h were achieved. The immobilization stability of ruthenium dye and the performance of the sensing materials were improved by the new polymerization system. An absolute detection limit of 3×10-6 （V/V） and the response time of 10 s were obtained. This kind of sensing materials has good stability and their life time is 2 years.     

测量海水温度分布的光纤光栅传感系统研究

介绍了基于光纤光栅的传感原理,完成了对光纤光栅温度传感器的实验室标定,得到了每个传感器专门的参数.通过对传感器进行铠装封装,排除了海水压力等因素的影响;设计了200m的光纤光栅传感器阵列,并将其应用到海洋环境探测中.试验对中国南海海域200m深的海水剖面温度进行了测试.提出了对测量数据应用Levenberg-Marqu...     

双膜盒式光纤压力传感器设计

设计并研究了一种利用双膜片位移进行压力测量的光纤传感器.这种光纤传感器是在通用光纤传感设计实验系统的基础上,利用了三光纤反射调制技术,它可以实现光源强度的变化和光纤中光功率损耗的变化以及反射率的变化自动补偿.理论上,分析了这种传感器的补偿特性,建立并推导了输入输出关系,给出了理论模拟结果.实验上,制作并实现了光纤压力传感器,分别测试了两接收光纤的位移与输出光强度的对应关系曲线,给出了对应两输出光强比值与位移的实验测试结果,验证了理论的正确性.最后,对所设计的光纤压力传感器进行了标定实验,给出了线性输入输出工作特性曲线.     

合成光源串联光纤干涉仪及仿真研究

干涉仪的零位确定问题，是激光干涉仪应用中的关键问题之一，所提出的合成光源串联干涉仪方案，容易实现，可以保证较高的精度。叙述了串联干涉仪的工作原理和多模激光二极管光源的合成技术，并进行了仿真计算。结果表明，合成光源能够将降低光源的相干长度，有利于干涉信号中心条纹位置的辨别；串联干涉仪能够解决干涉仪初始位置（或者零位）确定问题，为绝对式干涉仪的设计和研制提供了新的途径和手段。     

干涉型光纤传感器控制工作点的新方案研究

为解决干涉型光纤传感器的相位漂移问题,通过对双光束光纤干涉仪输出光强信号的理论分析和数学推导,阐述了信号各种成份的特点和作用,设计出基于反馈控制稳定工作点的干涉仪解调方案．不但解决了相位漂移的问题,而且给出了解决输出信号波形反相问题、PZT复位噪声问题、光功率起伏直接影响解调结果问题的方案．仿真和实验获得了稳定工作点于正交状态的理想结果．     

一种提高光纤脉冲磁场传感器稳定性的新方法

采用琼斯矩阵法推导了基于法拉第磁光效应的光纤脉冲磁场传感器的信号输出表达式,分析了磁光晶体中线性双折射和圆双折射对测量准确度的影响,提出了消除线性双折射对测量影响的新方法,并讨论了减小温度对圆双折射影响的方法．实验表明,这种方法在-20℃～60℃的温度范围内测量误差小于0.15％．     

基于分布式光纤传感的地下管线监测研究综述

概述地下管线在国民经济和国防建设中的重要作用以及管道失效可能带来的严重后果. 指出分布式光纤传感（DFOS）技术能够对地下管线进行实时监测,为其结构健康和安全运营提供保障. 介绍基于分布式光纤传感技术的地下管线监测原理,阐述该技术在管线泄漏监测、第三方入侵监测、变形监测、腐蚀监测、地质与自然灾害监测和海底管道监测等方面的研究进展.分析当前研究中存在的问题、当下的研究热点以及今后的研究趋势.     

折射率导引型微结构光纤特性与传感应用

主要讨论折射率波导型微结构光纤,这种光纤的光波是借助于折射率波导完成光能量传输的.其微结构种类主要有多芯光纤、线性阵列芯光纤、环形阵列芯光纤等多种.概述了这类微结构光纤的制备方法,给出了其折射率分布特性,讨论了其若干传感应用实例.     

荷正电中空纤维膜的制备及其性能

采用紫外辐射接枝方法将亲水性单体三甲基烯丙基氯化铵(TMAAC)接枝到聚丙烯腈(PAN)中空纤维超滤膜上,制备了带季铵基的荷正电膜.测试PAN-g-TMAAC膜的红外光谱(FTIR),出现了-N(CH3)3-骨架振动吸收峰,表面的静态接触角由基膜的38.55°下降到15.13°,证明季铵基接枝到PAN膜上,提高了膜的亲水性.实验表明:当溶液的pH值小于BSA的等电点(pH=4.7)时,荷正电膜利用与带有正电荷的BSA之间的静电排斥作用,使其对BSA的截留率由基膜的76.7%提高到了90.2%.     

干涉型光纤传感器PGC检测中AGC的研究

干涉型光纤传感器解调信号的幅度受多种因素的影响,干涉信号幅度的波动影响最大.自动增益控制(AGC)通过稳定干涉信号幅度来减少解调信号幅度的起伏.峰峰值型AGC虽曾在补偿偏振态的变化给解调信号带来的幅度起伏上起到过作用,但对干涉波形的不同不加区分,反而导致了解调信号的波动,存在原理上的缺陷.该文对此过程进行了深入理论分析,提出了AGC改进方案,构建了改进型AGC电路,并对改进型AGC进行误差分析,其误差比峰峰值型AGC小很多.     

Evaluation of fiber optic methane sensor using a smoke chamber

This report presents the results of experiments to evaluate a prototype fiber optic methane monitor exposed to smoke using a smoke chamber to simulate atmospheric conditions in an underground coal mine after a fire or explosion. The experiments were conducted using test fires of different combustible sources commonly found in mines —douglas-fir wood, SBR belt, and Pittsburgh seam coal. The experiments were designed to assess the response of the fiber optic methane sensor to different contaminants,different contaminant levels and different contaminant durations produced from the test fires. Since the prototype methane monitor detects methane by measuring absorption at a specific wavelength, optical power at the absorption wavelength(1650 nm) was measured as a function of smoke concentration and duration. The other sensor response parameter-methane response times-were measured between smoke tests to assess the impact of soot accumulation on the sensor. Results indicate that the sensor screen effectively prevented smoke from obscuring the optical beam within the sensor head, with minimal impact on the system optical power budget. Methane response times increased with smoke exposure duration, attributed to soot loading on the protective screen.     

弯曲增敏型光纤曲率传感器的优化分析

为一种直接检测弯曲曲率的光强调制型光纤曲率传感器—它采用弯曲增敏技术提高光纤对弯曲的灵敏度,能区分正向弯曲和负向弯曲,具有线性范围宽、成本低和适合薄结构的埋入式检测等优点建立了数学模型。基于这个模型,讨论了敏感区的光强的调制原理,推导出了光功率损耗与光纤弯曲半径、敏感区几何参数的关系,并通过实验验证了理论分析的有效性,为传感器结构的优化提供了定量依据。     

分布式光纤传感网络在边坡变形监测中的应用

介绍了测量边坡变形的新方法——分布式光纤传感监测技术,具体叙述了线型分布式光纤传感器、螺旋型分布式光纤传感器和BOTDR光纤传感网络的传感机理及埋设工艺,利用这3种方法对边坡变形进行监测,可以及时掌握边坡的安全稳定状态信息。     

固化于CFRP的光纤布拉格光栅应变传感特性研究

将碳纤维复合材料(CFRP)与光纤传感器相结合构成智能先进复合材料,对固化于CFRP的光纤布拉格光栅应变传感特性进行了实验研究.实验结果表明:光纤布拉格光栅B ragg波长对应变表现出很好的线性和重复性;布拉格光栅与基体材料粘结情况的好坏,对应变灵敏性与可靠性有直接影响;用电阻应变仪对布拉格光栅光纤传感器应变传感特性进行实验对比标定,得出了表征FBG性能的应变传感灵敏系数.结果表明测试数据稳定可靠,FBG光纤传感器具有优异的应变传感特性,为智能先进复合材料的研发与应用提供了重要依据.     

PAMPS/PVDF中空纤维凝胶复合膜的制备及其性能研究

制备了PAMPS／PVDF中空纤维凝胶复合膜，通过傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行了测试、表征，并研究了复合膜渗透性能的环境(pH值、离子强度)响应性．结果表明，凝胶复合膜不仅保留了PVDF基膜的优良性能，同时又具有聚电解质凝胶PAMPS的某些特性，其通量随pH值的增大而减小，随离子强度的增大而增大．     

光纤传感器的应用及发展

简要介绍了光纤传感器的特点，综述了光纤传感器的发展以及近期国际上光纤传感器的研究和应用情况，最后描述了其前景和主要研究方向.     

基于C形弹性管的光纤光栅压力位移传感测量

设计了一种基于C形弹性管的光纤布喇格光栅传感结构．用管内过剩压力使弹性管的自由端产生位移和管表面产生的应力对光纤布喇格光栅反射波长进行调谐．得到了光纤布喇格光栅反射波长变化对应于压力和自由端位移的线性关系．在0～6MPa的压力范围内,光纤布喇格光栅反射波长随压力和位移均呈线性变化且压力和位移的传感灵敏度分别达到0.0305nm/MPa和0.0359nm/mm,线性调谐范围分别为0.183nm和0.215nm,波长分辨率分别为3.05pm和0.718pm．     

同时测量折射率和温度的光纤传感器

为了实现折射率（RI）和温度的同时测量, 提出了一种双长周期光纤光栅(LPG)结构的光纤传感器. 该传感器由两段LPG组成, 两段LPG所激发的包层模阶数不同, 且两段LPG的包层直径也不同. 理论分析了该传感器实现折射率和温度同时测量的原理, 两段LPG对折射率具有较大差异的灵敏度, 而温度灵敏度也略有不同, 利用灵敏度矩阵可以同时得到折射率和温度的变化. 实验中, 采用两个不同的周期使得两个LPG分别激发不同阶的包层模, 利用化学腐蚀方法使激发高阶模的LPG包层直径减小, 利用不同折射率的液体作为样本进行实验测量. 实验结果表明, 该传感器能实现折射率和温度的同时测量, 并具有高灵敏度和好的线性度.     

聚酰胺纳滤中空纤维复合膜的制备及其性能研究

以聚砜为原料,初步纺制了一种具有特殊形态结构的聚砜中空纤维基膜,以哌嗪水溶液和均苯三甲酰氯正己烷溶液进行界面聚合,在基膜表面形成超薄脱盐功能层.文中讨论了聚合条件对膜性能的影响.实验确认,中空纤维膜对MgSO4具有较高的脱盐率(>90%)和较高的透水通量(40L·m-2·h-1)