光纤氢传感器的研究进展

论述了光纤氢传感器的基本原理、性能特征和优势,综述了国内外光纤氢传感器的发展现状,对四种光纤氢传感器的结构原理、工作性能及特点进行了深入研究和介绍,并对其应用前景作了展望。     

光纤氢气传感技术（特邀）

光纤氢气传感器采用光纤作为传光或者传感的介质,基于氢敏材料的相关理化特性实现氢气检测,具有本质安全、稳定性好、体积小、质量轻和易组网等优良特性,是目前氢气传感和光纤传感领域的研究热点。文中首先介绍了典型氢敏材料的作用机理及特点,然后依据氢敏材料的调制机理,综述了几类典型的光纤氢气传感技术及基于受激拉曼增益或色散的新型光纤氢气传感技术,最后从传感器关键工艺及环境适应性方面分析了目前光纤氢气传感器实用化需要解决的问题,并对未来的研究方向进行了展望。     

非本征法布里-珀罗光纤氢气传感器的研究

提出了一种基于钯膜的非本征法布里-珀罗光纤氢气传感器的方案.钯在氢气环境中吸收一定量的氢并使其体积膨胀, 而传感器腔长在应力的作用下发生变化.分析了其应力的传递过程,建立了法布里-珀罗腔腔长变化与氢浓度关系的数学模型.通过实验研究了该传感器的氢响应特性,理论模型预测的氢气浓度与实验结果吻合.     

可实现多点测量的波分复用光纤氢气传感系统

随着实际应用的发展,核电站、飞行器发动机、气体燃料等领域均提出了进行大数量点数氢气监测的要求,但目前已有的光纤氢气传感系统仅能实现单点测量。为解决上述问题,将波分复用技术和光纤氢气传感技术相结合,设计了一种可实现多点测量的波分复用光纤氢气传感系统,阐述了该系统的基本原理、光路结构和技术优势,并从理论上分析了进行多点氢气监测的可行性。根据理论分析的结果,基于已有器材搭建了一套4通道的波分复用光纤氢气传感系统,同时设计了一套实验装置并利用该装置对传感系统进行了验证实验。通过对光纤链路各节点传输光光谱和传感头反射信号光功率的测试,验证了所提出的新型氢气传感系统不仅可以实现多点测量,而且各测点具有较好的独立性和性能,1小时内测量稳定性优于1%,测量范围达到了0~4%,基本误差优于2%。理论分析和实验结果对于研究大数量点数氢气测量技术及系统极具参考意义。     

可实现多点测量的波分复用光纤氢气传感系统

随着实际应用的发展,核电站、飞行器发动机、气体燃料等领域均提出了进行大数量点数氢气监测的要求,但目前已有的光纤氢气传感系统仅能实现单点测量。为解决上述问题,将波分复用技术和光纤氢气传感技术相结合,设计了一种可实现多点测量的波分复用光纤氢气传感系统,阐述了该系统的基本原理、光路结构和技术优势,并从理论上分析了进行多点氢气监测的可行性。根据理论分析的结果,基于已有器材搭建了一套4通道的波分复用光纤氢气传感系统,同时设计了一套实验装置并利用该装置对传感系统进行了验证实验。通过对光纤链路各节点传输光光谱和传感头反射信号光功率的测试,验证了所提出的新型氢气传感系统不仅可以实现多点测量,而且各测点具有较好的独立性和性能,一小时内测量稳定性优于1%,测量范围达到了0～4%,基本误差优于2%。理论分析和实验结果对于研究大数量点数氢气测量技术及系统极具参考意义。     

准确检测液相中氢气浓度的倾斜光纤光栅传感器

为了实现液相中氢气体积分数的准确检测,该文利用钯、氧化硅超疏水溶胶和倾斜光纤光栅制备了氢气传感器。首先,在倾斜光纤光栅表面采用磁控溅射法涂覆了一层致密的钯膜,用于响应氢气体积分数变化信息;然后,采用镀膜提拉法在钯膜表面涂覆一层氧化硅超疏水膜,用于阻止水分子进入钯膜内部,导致钯膜从光纤表面脱落,进而增强了传感器在液相环境下运行的稳定性。实验研究了钯膜厚度对传感器氢敏响应特性的影响,并利用传感器对液相中的氢气体积分数进行了检测。研究结果表明,传感器能准确响应液相中氢气体积分数的变化信息,当钯膜厚度为120 nm时,灵敏度达到-15.29 pm/%,最大相对误差为8.67%。     

光纤传感技术

传感技术是现代信息社会的神经中枢,光纤传感则是一种新兴的现代传感技术,由于它具有灵敏度高、响应速度快以及抗干扰、抗各种恶劣条件等一系列优点而成为传感领域的姣姣者,因而在光学与光电子学科中占有重要地位。光纤传感划分为非功能型和功能型两大类:前者简单易行、无需特殊技术,因此巳被广泛研究,并有相当数量进入实用化;功能型传感则要求条件苛刻,多数仍处于研制阶段,但因其具有极高灵敏度,属于高性能传感类,故仍为光纤传感的主要发展方向。文中以表格形式概要列示了这两类光纤传感的基本状况,表明光纤传感有广泛应用前景。 光纤传感器今后的发展趋势是:加速光纤传感器的实用化进程;大力开展光纤传感技术的集成化研究;积极开展多功能光纤传感及其网络化研究,以及不断推出新型光纤传感器并开拓新的应用领域等。     

光纤传感技术的现状与展望

本文以实例说明了功能型、非功能型以及分布式光纤传感器的现阶段发展水平。并以此为基础,剖析了光纤传感技术在今后10年间的主要发展趋势,以期对我国光纤传感技术的发展有所裨益。     

pH光纤化学传感器研究进展

介绍了pH光纤化学传感器的检测原理、酸碱指示剂的作用机理及其固定方法,比较了固定不同酸碱指示剂制备的pH光纤化学传感器的性能,并介绍了pH光纤化学传感器的几种光学检测方法,重点阐述了pH敏感材料和pH检测方法上的最新进展,最后展望了pH光纤化学传感器今后的研究发展趋势。     

光纤有源内腔激光传感网络技术

提出了一种新的光纤气体传感网络的有源复用系统 ,将锁模激光技术与光纤环形内腔激光气体传感技术相结合 ,提出并实现一套以锁模光纤环形腔激光器为复用基础的光纤内腔激光气体传感网络系统 ,此传感网络系统可同时对多个气体传感单元进行高灵敏度测量     

光纤化的气体传感技术

文中简要回顾了光纤气体传感技术近二十年的发展历程，对光纤气体传感的关键技术进行了分析，在此基础上提出对工业现场条件下的传感单元的研究，可调谐光源的研究以及复用技术的研究，可使光纤气体传感技术最终走向实用化。     

分布式光纤裂缝传感器

研究了一种利用光时域反射计(OTDR)技术的分布式光纤裂缝传感器，测量了裂缝宽度与损耗之间的关系。它可同时测量出裂缝的位置和裂缝的宽度，可测量裂缝的范围在0．2～2mm之间，能够满足一般混凝土结构的裂缝实时检测的需要。     

光纤传感器在海洋科学领域的应用与研究进展

详细论述了光纤传感器在海洋科学领域,包括海洋的温度、压力、盐度、pH值、溶解氧浓度和浮游植物的叶绿素a的浓度等方面的应用与研究进展,对传统测量方法和光纤传感技术测量方法进行了比较。可以预见,光纤传感器对保护和监测海洋环境、开发海洋资源以及发展海洋养殖业具有重要的现实意义。     

基于保偏光纤的光纤应力传感器研究与设计

为了提高光纤应力传感器的抗干扰能力,提出了一种基于保偏光纤的光纤应力传感器设计方案.该方案主要利用保偏光纤的高双折射机理,通过光偏振度的变化来反映外界应力的变化.还给出提高系统性能的一些措施.实验表明,该系统能准确检测出光纤弯曲程度的变化.     

双光路光纤浓度传感器的研究

本文介绍了根据光纤弯曲损耗测量溶液浓度的原理和方法。利用双光路光纤结构和数据拟合技术，对盐水的浓度进行实际测量。结果表明此技术可应用于微区浓度测量，并具有较高的精度．     

差动式光纤微弯传感器

设计了一种新型的差动式光纤微弯传感器,并对传感器的位移特性和应变特性进行了实验研究。该传感器的特点是不仅可以测量位移、应力、应变等参量的大小,还可以判断参量的方向,且灵敏度比单一传感器增加一倍。实验证明,通过在传感器中加入变形齿限位装置和光纤定位槽,大大改善了差动式光纤微弯传感器的敏感性能和实用性。     

差动式光纤微弯传感器

设计了一种新型的差动式光纤微弯传感器，并对传感器的位移特性和应变特性进行了实验研究。该传感器的特点是不仅可以测量位移、应力、应变等参量的大小，还可以判断参量的方向，且灵敏度比单一传感器增加一倍。实验证明，通过在传感器中加入变形齿限位装置和光纤定位槽，大大改善了差动式光纤微弯传感器的敏感性能和实用性。