多层聚合物膜系高灵敏度表面等离子体共振传感理论研究

基于光学Kretschmann棱镜结构,建立了表面等离子体共振(SPR)传感器模型并进行了模拟计算,得到了基于聚乙烯和聚丙烯酸的多层膜系的SPR传感器共振光谱中共振波长随共振角度的演化.模拟分析表明,聚合物的厚度增加导致共振峰的红移,最佳厚度为100nm左右;聚合物薄膜可实现SPR共振峰的可控的红移和传感检测,聚乙烯相对于聚丙烯酸有较高分辨率;金纳米颗粒具有增强表面等离子体共振信号的作用,共振波长因其填充因子的增大而发生红移现象,半峰宽明显变宽,填充因子最佳值为0.2.

基片式光纤光栅应变传感器增敏结构研究

改变光纤光栅(FBG)传感器的封装结构在提高传感器的测量灵敏度、保护传感器方面具有重要的作用。在传统应变片封装结构的基础上,设计了一种具有新型增敏结构的基片式封装结构。对新型封装的结构参数与传感器应变灵敏度之间的关系进行了仿真分析,并与一般封装结构的特性进行了对比。仿真结果表明,在整体尺寸相同的情况下,采用新型增敏结构应变片的应变灵敏度为463με/N,是一般封装结构应变片的3.4倍。对FBG传感器进行了封装处理和对比测试实验,实验结果与理论设计相符合。

脉冲参量对时间门控光频域反射仪性能的影响

为了对时间门控光频域反射仪系统参量设置进行优化,采用光脉冲压缩原理搭建了时间门控光频域反射仪试验系统,进行了理论分析与实验验证,取得了仿真与实验数据。结果表明,当探测光脉冲信号的峰值功率和本振光信号功率不变时,系统信噪比只与啁啾率相关,且与其成反比;当扫频范围保持80MHz不变时,系统相位噪声随脉宽增加呈现先减小后增大的趋势,且最小值处于2.5μs附近;在实际应用中,满足系统最大扫频范围的条件下,通过调节扫频信号的脉宽,可以获得最优系统相位噪声(最小值)。这一结论对时间门控光频域反射仪系统参量设置与优化是有帮助的。

基于单模光纤偏芯结构的光纤折射率传感器研究

基于迈克尔逊(Michelson)干涉仪(MI)原理,结合光纤传感器的特性,设计和实现了一种单模光纤(SMF)偏芯干涉仪结构光纤折射率传感器,并针对蔗糖溶液进行了折射率的测量。实验结果表明:这种传感器的传感范围在1.33～1.39时,特征波长与外界折射率有单调的递减变化关系,蔗糖折射率每变化0.01时,特征波长平均变化约为0.12nm。这种传感器结构简单,灵敏度较高,能够实现液体折射率与浓度变化的在线检测。

基于弯曲光纤的折射率传感器研究

以标准单模光纤（SMF）在弯曲后出现的模间干涉为基础,设计了一种新型的折射率光纤传感器,并分别对环境折射率和温度进行了实验探究。光纤折射率传感器制作工艺简单,传感区域由一根具有特定弯曲半径的半圆形标准SMF构成。选取1 510-1 590nm波段为监测范围,选取裸光纤弯曲半径R=4.5mm;在常温下,通过改变传感区周边环境折射率从1.328 8增长到1.372 1,得出两个干涉共振峰的折射率灵敏度分别为147.602和125.459nm/RIU。当环境温度从23到33℃增长时,两峰的温度灵敏度分别为-280和-460pm/℃;而在低于23℃的情况下,温度的变化对传感器没有明显的影响,可以实现温度不敏感的折射率测量。本文传感器制作方法简易、架构简单和灵敏度高,可适用于生化检测、环境检测等领域。

格雷编码布里渊光时域分析传感器中偏振随机噪声影响及其抑制方法

在格雷编码布里渊光时域分析(BOTDA)传感器中,采用随机扰偏技术,不仅会在消除强偏振牵引效应时引起传感信号信噪比恶化,同时也会引入较强的偏振随机噪声(PRN)而降低传感信号的测量准确度。通过仿真分析和实验研究,证实了偏振随机噪声对传感信号的影响,并基于布里渊相移谱抑制了偏振随机噪声,实验结果表明该方法可使传感准确度提高3倍。