光纤白光干涉传感技术的发展与应用

应变、形变和温度一直是智能材料或智能结构中最感兴趣的重要参量,光纤白光干涉技术为这些参数的监测提供了有效的测量方法。基于Michelson,Mach-Zehnder和Fizeau干涉仪的基本结构。结合白光干涉光程匹配技术,可实现对多传感器的解调和问询,从而很方便的实现多路相干复用。回顾了近几年来这一技术的发展,并介绍了作者的一些工作,给出了若干多路复用系统的光学结构。     

微结构光纤表面等离子激元共振传感器的研究

基于光纤结构的表面等离子激元共振(surface plasmon resonance,SPR)传感技术是近年来光纤传感领域的研究热点.论述了SPR传感器的工作原理、调制方式和光纤SPR传感器的理论,介绍了本课题组在该领域的研究进展,包括利用光纤和毛细管SPR传感器、图像式光纤SPR传感器、多通道光纤阵列SPR传感器、自补偿SPR传感器、智能手机SPR传感器及啁啾倾斜光纤光栅SPR传感器等,总结了基于光纤微结构的SPR传感器的研究现状,分析了需要解决的问题,并对未来的发展趋势.     

新型微结构光纤分布式声波传感技术及应用

介绍了一种新型分布式微结构光纤及微结构光纤分布式声波传感技术.通过在普通通信光纤的纤芯采用精密光刻技术连续制备纵向微结构散射单元，形成一种新型分布式微结构光纤（distributed microstructure optical fber，DMOF）.基于这种DMOF研制的微结构光纤分布式声波传感系统（microstructure fber distributed acoustic sensor，MF-DAS），采用微结构光散射增强，MF-DAS传感信号的信噪比得到大幅提升；通过微结构光纤链路均衡，大幅度降低MF-DAS近远端传感信号差值；提出微结构光时域反射（microstructure opticaltime domain reflection，M-OTDR）时隙分插复用扩频，显著增大了分布式声波探测频响带宽.这种新型的MF-DAS系统具备高灵敏、大尺度、宽频响等优越性能，在地下及水下声波信息获取、重大基础设施内部损伤探测与外部侵害安全监测等领域具有十分广阔的应用前景.     

双膜片的硅-蓝宝石高温压力传感器

介绍了用硅-蓝宝石材料制作的通过采用双膜片结构及真空高温烧结工艺制成的高温压力传感器,并利用电路温度补偿来提高传感器高温压力的测量精度.350℃下测得传感器的准确度为0.1%.     

一种涂覆水凝胶的模间干涉型光纤pH传感器

为了实现pH值测量的微型化和智能化,提出了一种涂覆水凝胶的模间干涉型光纤pH传感器,满足了对光纤pH传感器结构紧凑、灵敏度高、稳定性好的需求。模间干涉型光纤干涉仪采用标准单模光纤错位熔接制得,对干涉仪进行拉锥提高其对外界折射率的响应灵敏度。将水凝胶涂覆在拉锥后的光纤干涉仪表面,当传感器周围pH值变化时,会引起感应区折射率的变化进而引起传输光谱发生变化,通过测量干涉仪光谱的漂移即可得到对应溶液的pH值。实验结果表明,传感器拉锥8 000μm后在pH值为1.88～7.61的测量灵敏度为0.76 nm/pH,线性相关系数为0.994。所提出的传感器pH值测量范围广、灵敏度高且成本较低,在pH值检测中具有广阔的应用前景。     

基于开腔式马赫-曾德尔光纤干涉仪的高灵敏溶液浓度传感器

溶液浓度是表征溶液特性的关键参数之一，当监测和控制溶液浓度特性时，需要实时分析监测某些溶液的浓度。光纤传感器由于具有灵敏度高、结构小巧紧凑、响应速度快、抗电磁干扰及远距离实时检测等优点，广泛用于各种物理、化学以及生物测量传感。为了实现高灵敏的溶液浓度测量，通过大错位熔接技术将三段单模光纤制备成开腔式马赫-曾德尔(Mach-Zehndel, M-Z)光纤干涉仪，通过监测干涉条纹某一损耗峰的波长漂移，实现了溶液溶度高灵敏度的检测。实验结果表明，该开腔式光纤干涉型溶液浓度传感器结构小巧、可重复性高、灵敏度高，灵敏度为-25.27 nm/%。     

基于PbS掺杂少模光纤的线偏振模放大

本文采用改进的化学气相沉积（modified chemical vapor deposition,MCVD）法制备了一种新型少模光纤——硫化铅（PbS）掺杂少模光纤,研究了该光纤的荧光特性,并基于空间光调制器搭建了少模光纤放大系统,测量了光纤的模式增益特性。实验结果表明：在980 nm激光泵浦下,该光纤表现出超宽带近红外发光,光谱范围为1 050~1 650 nm;在1 540~1 560 nm波段范围内,实现了LP₀₁和LP₁₁模式放大,平均模式开关增益为4.5 dB,差模增益小于0.6 dB。该光纤为模分复用系统实现宽带模式放大提供了可行性。     

金属管封装光纤光栅温度传感器特性的实验研究

介绍了光纤光栅温度传感器的金属管封装技术,通过实验研究其温度传感特性.采用热膨胀系数不同的内径r=1 mm,壁厚d=0.5 mm,长度L=100 mm管式结构的金属材料对光纤光栅进行贴壁封装实验时,得到黄铜管封装的传感灵敏度为14.9 pm/℃,紫铜管封装的为14.6 pm/℃,不锈钢管封装的为12.0 pm/℃,它们...     

微结构光纤分布式传感技术实现油井压裂监测

提出了一种使用聚酰亚胺涂敷、低羟基高纯石英玻璃微结构的散射增强型微结构光纤,用于监测和评估油井开采中水力压裂技术的过程与效果,该光纤对高温、高湿度、富氢环境有较好的耐受力.通过分布式传感系统测量了该光纤的散射增强效果,当光纤损耗为3 dB/km时,测量精度可以提高2～5倍,在实际油井压裂监测中,微结构光纤分布式传感系统...     

基于布拉格光纤光栅偏振相关损耗的高敏感应力传感器

主要利用布拉格光纤光栅(FBG)的传感特性来实现横向应力测量,不同于通常利用反射波长解调的方法,而是利用有效FBG反射偏振相关损耗(RPDLeff)相关特性的变化来实现对横向压力的测量.根据耦合模理论,建立了RPDLeff横向压力传感的理论模型,数值模拟显示RPDLeff很适合用来制作灵敏的横 向压力传感器.并在不同...     

波长编码型光纤传感器高精度解调技术研究进展

介绍了波长编码型光纤传感器高精度解调技术的最新研究进展,所涉及的解调技术能够实现对波长编码型光纤传感单元阵列的亚纳应变级分辨率的测量能力.首先回顾了光纤光栅应变传感技术,分析了高精度光纤应变传感器所选用的敏感元件;然后介绍了前馈式扫频激光线宽压缩技术和闭环轮询式探测技术,详述其理论原理、实现方案、性能指标;最后介绍了基于上述技术实现的高精度光纤应变传感系统实现地壳形变观测的应用实例,为各类高性能光纤传感器的研究与应用提供参考.     

少模光纤长周期光栅——从模式转换到高灵敏度光纤传感

少模光纤长周期光栅具有波长选择性好、插入损耗低、结构灵活多变、集成度高、与光纤系统兼容等优点,是实现少模光纤中模式转换、涡旋模式调控的有效手段,在光纤通信和光纤传感领域都展现了巨大的应用价值.该文介绍了少模光纤长周期光栅在模式转换和光纤传感方面的研究进展,首先介绍了少模光纤长周期光栅的制备技术、模式耦合原理,重点介绍了少模光纤长周期光栅模式转换器,包括标准长周期光栅和螺旋长周期光栅,最后详述了基于少模光纤长周期光栅的光纤传感器的工作原理和实现方法.     

掺CeO2的SnO2基CO气敏元件的气敏特性

研制了一种新的SnO₂掺CeO₂的CO气敏元件;对其在不同温度下对不同气体的气敏特性进行了测定.结果表明,该种气敏元件在较低温度(115℃)时对CO具有高灵敏度、高选择性以及快速响应等特点.对此结果进行了简单的讨论.     

双波长双指示剂催化动力学光度法测定痕量亚硝酸根

在磷酸介质中，利用亚硝酸根催化溴酸钾氧化亮绿和甲基橙褪色的指示反应，建立催化光度法测定痕量亚硝酸根的新方法．该反应的最大吸收峰在500nm和640nm处，线性范围1-11μg/25mL，其检出限为2．82×10^-10mg／L，相对标准偏差0．05％．本方法灵敏度高，体系稳定，具有较好的选择性，用于自来水中痕量亚硝酸根的测定，结果较为满意．     

葡萄糖辅助的水热法合成空心Fe2O3气敏材料

采用葡萄糖辅助的水热法制备了Fe2 O3空心微球,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对产物的结构进行分析和表征,结果表明:空心微球直径为1～2 μm,由粒径50～100 nm的纳米颗粒组装而成,随葡萄糖用量的增加,Fe2 O3空心微球表面逐渐变得致密.利用气敏特性静态测试仪对Fe2 O3的气敏性能进行了...     

磁场退火对顶钉扎自旋阀磁电阻性能的影响

采用高真空直流磁控溅射的方法制备了结构为Si/SiO_2/Ta(3.2nm)/Ni_(81)Fe_(19)(18.7nm)/Co_(90)Fe_(10)(3.9nm)/Cu(2.5nm)/Co_(90)Fe_(10)(22.4nm)/Ir_(22)Mn_(78)(23.8nm)/Ta(3.6nm)的顶钉扎型自旋阀,研究了磁场退火的温度和时间对自旋阀的磁电阻变化率(GMR)的影响。结果发现,随磁场退火温度的升高和时间的增加,GMR呈现先升高后降低的趋势,275℃为最佳退火温度,最佳退火时间只有15min,分析了该趋势的变化原因。最佳退火条件下制备的自旋阀GMR达到6.0%,自由层矫顽力(H_c)为11Oe,交换场(H_(ex))约为108Oe。     

光纤微腔法布里-珀罗干涉传感器研究进展

光纤微腔传感器因本质安全、体积小、成本低、抗电磁干扰等优点,在光纤传感领域中获得了广泛关注.针对光纤微腔法布里-珀罗干涉传感器可测参量多并可实现多参量同时测量的特点,重点介绍了光纤微腔法布里-珀罗干涉传感器技术的研究进展,包括对温度、压力、液体折射率、氢气质量分数、有机挥发物质量分数等参量的测量,详细介绍了传感器的制作方法、传感原理和实验结果.     

双波长双指示剂催化动力光度法测定大米中痕量铁

研究了在盐酸介质中,利用铁催化过氧化氢氧化溴百里酚蓝和罗丹明B褪色的指示反应及动力学条件,建立了催化动力学光度法测定痕量铁的新方法．该反应的最大吸收峰波长位于436nm和600nm处,线性范围为0．02～1．0μg／25mL,检出限为4．14×10^-11g／L．本方法灵敏度高,体系稳定,具有较好的选择性,用于大米中痕量铁的测定,获得的结果较为满意．     

基于LS-SVM的温度传感器非线性关系拟合及参考端温度补偿

文章编号: 提出一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的温度传感器非线性关系拟合模型,并根据温度传感器的输入 输出特性给出两种方案对参考端温度进行补偿. 建立了LS-SVM回归模型,利用LS-SVM超强的学习能力对温度与电势 间的非线性关系进行精确拟合. 两种方案均可对参考端温度进行有效补偿,其中方案2 可根据参考端温度、传感器实测 电势对实际温度直接拟合,简化了补偿过程,提高了识别精度. 实验表明,LS-SVM回归法及文中所提出的补偿方案能很 好地逼近实际温度,提高测量精度.