桑色素-Al掺杂的溶胶-凝胶薄膜修饰的MPOF光纤氟离子传感探头

本文通过对微结构聚合物光纤修饰桑色素-铝配合物掺杂的凝胶薄膜,制备了一种氟化物光纤传感探头。这种探头的结构基于微结构聚合物光纤实现,其内部具有贯穿的微孔道结构,这种微孔结构可以作为敏感材料的载体以及微传感池。敏感层的修饰通过溶胶-凝胶过程实现,将掺有桑色素-铝的溶胶直接吸入光纤内部,可以在光纤微孔阵列中形成凝胶敏感膜。微结构光纤内部可以容纳微量液体,传感过程在微孔道内进行。传感原理基于荧光淬灭远离实现,氟离子对凝胶膜中桑色素-铝具有强烈的荧光淬灭作用,因此传感探头对于不同浓度的氟离子溶液表现不同的荧光强度。在pH值为4.6的条件下,探头对于氟离子具有良好的响应,其传感范围为5-50mmol/L。     

溶胶—凝胶法制备WO3气致变色薄膜

以钨粉和双氧水为主要材料,采用溶胶-凝胶法制备了WO3气致变色薄膜,研究了WO3薄膜的结构和气致变色性能,结果表明用此种方法制备的WO3薄膜具有良好的气致变色特性.     

溶胶-凝胶固定纳米光纤探针上生物活性分子的研究

为提高纳米光纤生物传感器的性能,研究了以溶胶-凝胶法将生物活性分子固定于纳米光纤探针上。首先以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,制备了以葡萄糖氧化酶(GOD)为生物活性分子的溶胶,然后利用提拉法将GOD凝胶固定于纳米光纤探针上;讨论了固定化GOD活性及凝胶膜在纳米光纤探针上成膜的条件;最后通过扫描电子显微镜检测到薄膜均匀连续,生物探针尺寸小于1μm,并利用电子探针验证了GOD被固定于纳米光纤探针上。     

溶胶-凝胶法制备铁电薄膜的研究进展

溶胶-凝胶法是制备铁电薄膜的一种重要方法.综述了溶胶-凝胶法制备铁电薄膜的原理、工艺过程、特点,以及采用此方法制备出的某些材料的铁电性能.最后指出,溶胶-凝胶法制备铁电薄膜工艺仍需优化和改进,薄膜的质量亟待提高,以适应器件的要求.     

溶胶-凝胶法制备铁电薄膜的研究进展

溶胶-凝胶法是制备铁电薄膜的一种重要方法。综述了溶胶-凝胶法制备铁电薄膜的原理、工艺过程、特点,以及采用此方法制备出的某些材料的铁电性能。最后指出,溶胶-凝胶法制备铁电薄膜工艺仍需优化和改进,薄膜的质量亟待提高,以适应器件的要求。     

衬底对溶胶-凝胶法制备ZnO压电薄膜的影响

采用溶胶-凝胶法分别在晶态衬底Si/SiO2/Ti/Pt和无定形态衬底Si/SiO2上制备了ZnO压电薄膜.以X射线衍射仪和原子力显微镜研究了薄膜的002择优取向度和表面形貌.结果表明,采用溶胶-凝胶法在Si/SiO2/Ti/Pt和Si/SiO2衬底上都能制备出具有较好择优取向,表面粗糙度低的ZnO薄膜,而且由于Pt和ZnO的晶格失配度较小,在Si/SiO2/Ti/Pt衬底上生长的ZnO薄膜形成002择优取向的退火温度低于在Si/SiO2衬底上生长的薄膜形成002择优取向的退火温度.     

溶胶-凝胶法制备WO3气致变色薄膜

以钨粉和双氧水为主要材料,采用溶胶-凝胶法制备了WO3气致变色薄膜,研究了WO3薄膜的结构和气致变色性能,结果表明用此种方法制备的WO3薄膜具有良好的气致变色特性.     

溶胶-凝胶法制备三氧化钼电致变色薄膜的研究

以钼的异丙醇盐为前驱体,用溶胶—凝胶法制备了MoO3电致变色膜。在不同温度下对样品进行热处理。用扫描电镜和X-射线衍射对热处理后的薄膜进行表面形貌和微观结构分析,结果显示薄膜在150°C退火为非结晶态,250°C退火部分结晶。对非晶态薄膜的光学性质研究表明,非晶态MoO3薄膜在可见光区具有较好的变色特性,550nm处透过率ΔT为33%。     

玻璃封装医用小型光纤光栅温度传感探头

针对体内测温、特别是肿瘤热疗体内温度实时监测对温度传感探头的体积、韧性和抗电磁干扰能力的要求,对医用小型光纤光栅温度传感探头进行了研究。提出了利用玻璃管封装短光纤布拉格光栅来有效避免应力引起的误差以及金属封装对电磁场分布的影响,同时提出用医用聚氨酯套管包裹探头及光纤来有效地保护探头及光纤并使其具备很好的韧性。封装后,探头截面直径为1mm、长度约为4mm。实验测量了稳定温度源在不同温度下探头的反射波长响应和温度变化时探头的响应时间,并测量了医用热疗机加热猪肉时肉内部的温度变化过程。结果表明,体温范围内探头反射波长与温度的线性相关系数可达0.999 95,温度传感精度为0.2℃,探头最大响应时间约为4s,并能实时监测医用热疗机加热猪肉时其内部的温度变化。     

挤出法制备微结构聚合物光纤牵伸控制系统的研究

主要研究了挤出法制备微结构聚合物光纤的牵伸控制系统.通过单片机实现了转速反馈和直径测量反馈组成的双闭环控制牵伸电机转速,有效地提高了控制的精度;在控制上采用积分分离PID算法和模糊自适应PID算法组成的串级控制器,既保证了控制精度,也满足了系统的快速响应性.     

拉曼光纤探针的研究进展及应用

拉曼光纤探针是近来发展较快的一个领域。本文介绍了拉曼光纤探针的原理及研究进展,对其在工业、化学、生物等领域的应用做了总结,并对其应用前景做了预测。     

A distributed self-sensing FRP anchor rod with built-in optical fiber sensor

The difficulties induced from large-scale measurement and sensor installation make it a big challenge but an urgent need to predict the mechanical behavior of fiber reinforced polymer (FRP) anchor rod passing through the complicated areas under harsh environments. In an effort to solve this challenge, this paper proposes a novel distributed self-sensing FRP anchor rod with built-in optical fiber sensor. For the purpose of self-sensing, the technique of Brillouin Optical Time Domain Analysis (BOTDA) is applied to the built-in optical sensor for measuring the full-scale strain of the rod. Demonstration tests taking into account the de-bonded damage were carried out to simulate the field cases. A self-sensing FRP anchor rod was embedded in a 12-m-long sand slot and pulled from one end. The full-scale strain was measured utilizing the BOTDA interrogator. Using this collected data, the integrity displacement of the rod was also investigated associated with its interfacial damage evolution.     

涂覆高折射率树脂薄膜的聚合物波导传感器的制备

倏逝波的强弱决定了波导型倏逝波传感器的探测极限。在波导表面涂覆一层高折射率树脂薄膜,提高光波导外倏逝波的占比。高折射率薄膜的涂覆可以大幅度改变波导中的光场分布,并提高倏逝波强度。通过研究不同折射率下倏逝波占比与镀膜厚度间的相互关系,得到了不同折射率下的覆膜最佳厚度。通过激光诱导波导自成型技术在聚合物波导上涂覆了一层折射率为1.6,厚度为300 nm的树脂薄膜。光谱测量结果表明,经过薄膜涂覆后,传感器对罗丹明B水溶液的吸收检测极限提高至1×10^-9 g/mL,比未覆膜传感器高了10倍。该传感器成本低、体积小、制作简单、灵敏度高,在各个领域都拥有广阔的应用前景。     

Simultaneous distributed measurement of the strain and temperature for a four-point bending test using polarization-maintaining fiber Bragg grating interrogated by optical frequency domain reflectometry

We demonstrate a simultaneous distributed strain and temperature measurement technique with the spatial resolution of 1 mm using fiber Bragg gratings inscribed in a polarization-maintaining and absorption-reducing fiber (PANDA-FBGs) and optical frequency domain reflectometry (OFDR). We conduct four-point bending tests in an environmental chamber. Using high birefringent PANDA-FBGs that are manufactured specifically for the simultaneous measurements, the uniform temperature distributions and the typical strain distribution profiles of the four-point bending tests were successfully obtained. The measurement errors of strain were from −31 με to 19 με, and of temperature were from −0.9 °C to 1.3 °C. The spatial standard deviation was 7.5 με and 0.9 °C. We also discussed the effect of the residual strain of the sensor-bonding procedures and the data averaging.     

基于光纤传感技术的三维地应力传感器

为了实现对地下岩层空间应力状态及其变化规律的有效监测,基于光纤光栅传感技术与平面应力状态测量原理,提出了一种平面应变花与光纤光栅传感技术相结合的监测方法。通过利用碳纤维层积复合材料对光纤光栅封装做成应变传感单元,九个应变传感单元分别组成两组直角应变花与一组等角应变花,三组应变花分别放置于三个圆柱形探头S1,S2,S3上,三个探头以一定的机械结构连接构成地层空间应力的监测的三维地应力传感装置。对光纤应变传感单元进行温度与应力的标定实验,在室内对整体传感装置进行了应力加载模拟实验。实验结果表明:光纤应变传感单元的应力分辨率为0.017 2 MPa;应力监测为0~60 MPa;探头S1最大主应力的监测平均误差为16.31%,探头S2最大主应力的监测平均误差为24.36%,S3探头的绝对误差为0.006 8 MPa;实际加载应力与传感器测量的应力空间角度误差平均值为1.24°。传感器的监测结果与实际加载应力的变化规律相一致,可满足对地下岩层空间应力状态连续监测的要求。     

镀膜光纤探针近场捕获的模拟与实验

为提高近场捕获的能力与灵活性,研究了一种利用镀膜光纤探针对纳米微粒进行近场捕获的方法.采用麦克斯韦应力张量和三维时域有限差分方法建立了近场中纳米微粒的作用力模型,通过光阱力与其他作用力的比较讨论了近场捕获的稳定性,并根据各轴向光阱力的分布情况分析了纳米微粒的捕获尺寸与捕获位置.结果表明,只有当微粒尺寸小于探针孔径时才存...     

高精度弓型光纤光栅微位移传感器

为了测量控机床结构件、微加工工作台的微小变形量,设计了一种高精度弓型光纤布拉格光栅(FBG)微位移传感器。将光纤布拉格光栅的栅区部分粘贴在弓型上下壁处,当弓形件发生变形时,可测出上下壁的应变值,从而测得位移值并进行温度解耦。实验结果表明,在量程为1mm时,传感器的灵敏度为2.02pm/μm,线性相关系数为0.998 3,实验的迟滞误差为4.08%,重复性误差为4.08%。在温度补偿实验中可以看出,当温度上升1℃,波长漂移量不到1pm。类似于弓型结构衍生出一种半弓型结构的位移传感器。两类传感器相比,弓型传感器的温度灵敏度比半弓型传感器小0.001 5pm/μm,温度补偿效果更好;但半弓型传感器的线性度为0.4%,线性度比弓型传感器好。两种传感器均满足测量值稳定可靠、精度高、抗电磁干扰能力强,温度不敏感等要求。     

光纤傅里叶变换光谱仪采样系统

提出了一种用于连续扫描光纤傅里叶变换光谱仪(FFTS)的干涉图采样系统,将激光干涉信号用Hilbert变换产生正交信号,由于相位反转点的存在,导致Hilbert变换产生的信号出现畸变,对变换结果进行了修正。该信号和原信号成为两个互相正交信号,利用这两个信号整形后的相位关系可得到光程扫描的起始点和光程扫描的方向。根据光程扫描的起始点和方向选择可上升沿部分的参考光和测试光干涉信号,用改进的Brault算法重新得到等光程间隔抽样的干涉图。该设计方法可以用DSP 技术实现简单、紧凑型的采样系统,不仅可提高FFTS的信噪比,还可以推广到传统的傅里叶光谱仪中。