基于侧面抛磨的光纤SPR传感器研究

在设计并搭建光纤侧面抛磨平台的基础上,研制可用于表面等离子体传感器的侧面抛磨光纤,并给出实验检测测量效果.首先理论模拟光纤SPR传感器在制作过程中以及完成后的性能变化,找到理想的工艺参数和测量效果的关系,然后进行设计并搭建光纤侧面抛磨平台,可实现对光纤抛磨的深度,长度,光插入损耗等物理量的实时在线控制,最后对制成的光纤抛磨样品进行测量,来验证整套装置.根据实验结果,光纤抛磨样品的测量分辨率为3×10-4RIU,峰峰值大于0.1 dB.     

光纤表面等离子体共振传感器Al膜氧化的仿真研究

为了研究光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,利用TFCalc软件仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性。考查了敏感膜为Al膜及被氧化的Al膜对反射光谱特性的影响。仿真结果表明,Al膜的被氧化程度对反射光谱的影响较大,对光纤表面等离子体共振传感器的灵敏度影响也较大。     

光纤裂缝传感器中裂缝宽度与光纤损耗关系分析

为了从理论上获得光纤裂缝传感器的性能。简化传感器的设计，用光射线理论分析了多模光纤的弯曲损耗，获得了混凝土裂缝宽度与光功率损耗之间的关系。并编程计算了传感器的裂缝宽度与光纤损耗的关系，光纤与裂缝的夹角对传感器性能的影响，以及改变光纤的数值孔径对传感器性能的影响．理论分析结果与实验结果吻合。     

基于光导毛细管器件的SPR生物传感器及IgG检测

光纤表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)传感技术具有免标记、灵敏度高、体积小、成本低等优点.在传统的光纤SPR传感器件基础上设计制造了光导毛细管SPR传感器件,利用自行研制的波长调制式SPR传感装置,对器件灵敏度、分辨率和检测精密度等方面的性能进行了评价.相比光纤SPR传感器件,光导毛细管SPR传感器件产生更显著的SPR效应,提高系统分辨率达9.6×10-6 RIU(折射率单位).应用光导毛细管SPR传感器件可进行IgG快速、定量检测,检测线性范围受传感区固定的蛋白A疏密程度影响,其中0.01mg/mL蛋白A修饰条件下检测线性范围是0.33~1.53μmol/L,0.10mg/mL蛋白A修饰条件下检测线性范围是0.20~3.67μmol/L;并进行了蛋白A-IgG的解离常数测定,Kd=1.4×10-7 mol/L.相对于现有商业SPR仪器,基于光导毛细管器件的SPR生物传感器使用成本低、便携性好,具有良好的应用前景.     

光激发表面等离子体波反射系数在复平面的轨迹

为了更好的理解相位型、偏振型及调制型表面等离子体波共振(SPR)传感器的工作原理和性能,采用光的电磁理论对光激发表面等离子体波时光的反射系数rp在复平面的轨迹进行了分析与研究。研究表明rp在复平面的轨迹近似在一个圆周上,从这个轨迹圆不仅可以得到反射系数的模rp和辐角φp的特性,而且可以得到rp.(φp/α)近似为一个常数的特性。这些特性非常直观地表示了相位型、偏振型及调制型SPR传感器的原理与性能,有利于SPR传感器的研究。     

基于表面等离子体共振光纤持气率传感器探头敏感膜理论仿真研究

为了研究光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,利用TFCalc软件,仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性。分别考查金膜和银膜的敏感膜对反射光谱特性的影响。仿真结果表明,金膜有更高的灵敏度,银膜则有较高的信噪比和检测精度。     

双微流体通道光子晶体光纤传感器分析

利用有限元法对基于双微流体通道光子晶体光纤传感器进行分析．数值模拟了当微流体通道的直径、待测液体折射率、金属纳米薄膜厚度不同时传感器的参数变化特性．结果表明,不同参数的传感器所表现出来的吸收特性各不相同,且表面等离子体共振的激发对待测液体折射率非常敏感．用两种方法分别得出该传感器的灵敏度及分辨率,研究结果为光子晶体光纤传感器的设计和实际操作提供了理论依据．     

光纤表面等离子体共振传感器敏感膜的仿真研究

为了研究光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,利用TFCalc软件仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性,分别考查敏感膜为Au膜、Ag膜、Al膜和Cu膜对反射光谱特性的影响。仿真结果表明,Au膜和Ag膜有较高的灵敏度,Al膜和Cu膜厚度分别在10 nm和30 nm有较明显的共振现象。     

棱镜表面等离子体共振传感器理论仿真研究

以薄膜光学理论为基础,利用Winspall软件模拟研究Kretschman结构下,三棱镜类型以及待测介质折射率对表面等离子体共振反射谱性质的影响,得出了影响激发SPR现象的棱镜折射率和待测物质折射率随反射谱的变化规律,为表面等离子体共振传感器的优化提供了理论指导。     

用于硝酸根浓度测量的反射式光纤SPR传感器

提出一种反射式光纤表面等离子体共振(surface plasmon resonance, SPR)传感器用来测量硝酸根浓度.传感器采用反射式结构,并利用金膜来激发SPR.制备铜纳米粒子/碳纳米管(copper-nanoparticles/carbon-nanotube, Cu-NPs/CNT)膜作为硝酸根浓度测量的敏感膜.当溶液中硝酸根浓度发生变化时,吸附在CNT上的由铜催化产生的氨气的浓度也会随之改变,导致CNT折射率发生改变,从而使SPR谐振波谷发生移动,进而实现硝酸根浓度测量.实验结果显示该传感器在低浓度区间内的平均灵敏度达到了14.14nm/lg［c/(mol·L^-1)］.这种传感器易于封装,可以应用于远距离测量,将在生物化学参量测量方面有着潜在应用.     

调频激光二极管的相干特性及应用

提出了调频单模激光二极管的相干长度理论计算公式，并用由特种光纤构成的全光纤Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ干涉仪进行了实验验证。     

光纤传感器在辐射环境中的应用研究进展

以光纤传感器中常见的基于布拉格光栅、法布里 珀罗腔和分布式系统的3种传感器在核辐射环境中的应用情况为研究重点,对其在核辐射环境中的应用研究进展进行了综述。光纤布拉格光栅传感器中纯硅光纤和掺氟光纤制作的光栅具有耐辐射的优异性质;分布式传感器中布里渊散射和拉曼散射的传感器具有一定的抗辐射特性;而法布里 珀罗传感器则由于其结构的特殊性,在核辐射环境下应用情况较差。目前,光纤传感器在核辐射环境下的应用还受到很大的限制,主要表现在光纤本身对辐射比较敏感,辐射后的光纤常表现出峰位移动和信号衰减等问题,严重影响光纤的长期稳定性。要实现核辐射环境下光纤传感器的大规模应用,未来应研制具有更强抗辐射性能的光纤和寻找更优的校准和信号处理方法,以提高传感器的响应精度。     

光纤电流传感器小波信号处理系统

为了减少光纤电流传感器的噪声影响,提高传感器的信噪比,提出了一个基于小波变换理论的数字信号处理系统。文中简介了小波变换的优点及特性,设计了基于小波变换的带通滤波器,组建了一套光纤电流传感器带通滤波系统。该系统能实现１ Ｈｚ 的带通滤波特性,并能根据需要经改变软件参数很方便地实现不同频率、不同带宽的信号提取。这个系统及分析方法对其他参数测量用光纤传感器及其他类型的传感器信号处理系统也是适用的     

一种机器人光纤传感器光路设计的一般方法

通过实例分析,提出一种机器人光纤传感器光路设计的一般方法。提炼出普通光纤传感器的光路类型和基本光路,进而由基本光路出发,构建各类机器人光纤传感器光路。     

基于梁板检测的光纤传感器协同变形研究

光纤传感技术以其良好的耐久性和稳定性被广泛应用于道路工程和桥梁工程的健康监测中。通过对光纤传感技术在桥梁检测中的技术原理、方法优势进行研究,发现由于光纤传感器本身模量突变的原因,采集的信息与结构面的真实信息存在较大差异。因此对检测结构面与光纤传感器之间的协调变形性能的研究成为应用的前提和基础。通过ABAQUS建立变形评价的数值模拟模型,对沥青混凝土梁板结构中应变值与光纤传感器的实测应变比较,得出了光纤光栅应变传感器实测应变的有效性,为光纤传感器应用奠定理论基础。     

汽车当量轮重的光纤传感器测量

汽车的重量对公路和桥梁的安全和寿命至关重要 ,该文给出光纤传感器测量汽车当量轮重的理论模型 ,进而可以用来测量汽车的重量。假设纤芯、光纤保护层和橡胶垫片均是弹性的 ,界面间无相对滑移变形 ,根据变形协调条件得到平衡微分方程。进而利用相应的边界条件得到其理论模型。文中还利用实验验证了理论和试验结果的一致性。表明该光纤传感理论模型可以用来测量汽车的轮重 ,利用光纤传感器可以测量汽车的重量     

基于光频域反射技术的表面粘贴分布式光纤传感器应变传递特性分析与试验

分布式光纤传感器由多层结构组成,用于测量土木工程构筑物表面变形时,光纤与结构基体间存在一个应变传递过程。为了揭示表面粘贴分布式光纤传感器应变传递特性规律,结合经典的剪滞理论,分析光纤在不同粘贴长度和中间层参数下,低应变传递系数区段的范围与变化。通过室内试验,在PVC管表面紧邻并行粘贴两条光纤,采用基于光频域反射(optical frequency domain reflectometer,OFDR)的分布式光纤感测技术测量光纤在管中部受不同集中荷载下的应变,得到应变传递系数分布及变化。结果表明:在不同荷载下,OFDR实测光纤应变传递系数的分布规律具有一致性,符合理论分析,研究成果对分布式光纤传感器应用于结构表面变形的检测与监测工作具有一定的指导意义。     

采用分布式光纤传感技术的土坝模型渗漏监测分析

建立了采用分布式光纤传感技术的模拟堤坝渗漏监测系统,用来人工模拟土坝渗漏,并得到该种情况下测试光纤长度上的应变图,验证了采用分布式光纤传感技术监测土坝的可行性;运用ANSYS软件建立与试验模型相对应的有限元分析模型,通过选择合适单元,简化边界条件,对一定的工况进行加载分析,得出载荷与应变的关系,以及载荷与塌陷土层重量的关系。文中方法和结论有助于进一步定量研究土坝渗漏大小程度和光纤传感器的合适埋设深度。     

长周期光纤光栅薄膜传感器研究

采用耦合模理论建立了长周期光纤光栅薄膜传感器的理论模型，分析了其传感机理，并进行了实验研究，给出了初步的气敏实验结果．研究结果表明，光纤光栅包层外所镀敏感薄膜的光学参数(厚度和折射率)与传感器的灵敏度高低有直接关系，传感器的结构优化非常必要．长周期光纤光栅薄膜传感器具有薄膜传感器和光纤传感器的优点，具有广阔的应用前景．