用于油气管道的FBG温度压力区分测量传感器

为了实现油气管道压力和环境温度的精确测量,提出了一种基于C形弹簧管和悬臂梁结合的光纤光栅压力和温度区分测量的传感器结构。悬臂梁由一个矩形梁和三角形梁组成,C形管的自由端与三角形梁的自由端紧密连接。FBG1和FBG2沿轴线方向分别粘贴在矩形梁和三角形梁的下底面。FBG1只感应环境温度变化,FBG2同时感应环境温度和油压变化。理论分析了FBG1和FBG2的峰值波长与温度和压力之间的关系。实验测得传感器压力响应灵敏度系数为0. 2274 nm/MPa,温度响应灵敏度系数为0. 0306 nm/℃,压力和温度响应灵敏度系数分别为裸光纤光栅的72倍和3倍。在油气管道压力(0~10 MPa)、环境温度(100℃以内)可获得压力精度为0. 005 MPa、温度精度为0. 04℃。

超短腔光纤法布里-珀罗低温传感技术研究

针对低温大范围高灵敏温度测量需求,提出一种适用于低温环境测量的光纤法布里-珀罗腔温度传感器,并实验研究传感器的响应特性。超短空气腔法布里-珀罗温度传感器由外径0.3 mm的石英毛细管和单模光纤构成,利用高热膨胀系数的材料作为腔镜的一个反射面提高空气腔的温度灵敏度,理论分析了法布里-珀罗干涉仪的温度传感原理,以及温度灵敏度的影响因素,并分析不同级次对灵敏度的影响。研制了大自由谱低温高灵敏度传感器,实验结果表明,传感器在-40℃至-10℃的温度范围内具有较好的温度响应特性,相应的灵敏度为-2.066 nm/℃,线性拟合度为0.9697,理论分辨率为±0.0005℃。传感器具有体积小、灵敏度高和测量范围大等优点,在低温传感领域具有潜在的应用价值。

Ag纳米线四聚体中的局域表面等离子体共振腔模态变化

利用贵金属纳米线之间的相互作用可诱导局域表面等离子体共振效应,从而增强纳米结构中电场的分布,这在增强荧光特性和提升传感器的灵敏度等方面都有着非常重要的意义.本文设计了几种基于贵金属Ag的四聚体纳米结构,包括圆柱形和四棱柱形Ag四聚体结构,并通过改变其排列方式与棱柱纳米线的旋转角度,对其电场分布以及电场强度X分量对旋转角的依赖关系进行了理论模拟研究,探讨了吸收谱共振峰位与模态体积变化关系的物理机制.结果表明在Ag纳米线四聚体结构中,圆柱形结构中的电场增强效果不明显,棱柱形结构中的电场被大大增强,棱柱形四聚体间隙内产生了明显的电偶极子共振模式,极化的等离子体共振腔说明了形貌对于热点的产生起着决定性作用,在改变四聚体纳米线的组合方式以及四棱柱的旋转角度后,未旋转的非对称四聚体结构的局域表面等离激元共振特性最为理想,高于对称四棱柱结构的共振强度.因此,我们的结果对于利用局域表面等离子共振效应增强电场强度提供了结构模型和理论参数.

基于偏芯紫外曝光的光纤矢量弯曲传感器

提出并制作了一种基于偏芯紫外曝光的光纤矢量弯曲传感器。该传感器在已经制作好的迈克尔逊干涉结构上,利用偏芯曝光技术,使得光纤包层折射率的径向圆对称性发生变化,赋予干涉结构特殊的弯曲特性。同时分析了这种偏芯曝光技术包层模式非对称性的耦合的原理。实验监测了不同径向上,激发的包层模式的弯曲损耗。结果表明这种偏芯紫外曝光的迈克尔逊干涉结构具有一定的矢量弯曲的特性。在不同径向上,具有不同的弯曲灵敏度,且在受曝光一侧具有较高弯曲灵敏度,曲率灵敏度达到了5.5 dB·m。在未受曝光一侧具有较低弯曲灵敏度,曲率灵敏度为-1.31 dB·m。由于该传感器具有这种矢量弯曲的特性,可以很好地应用在油气田勘探开发、地震波矢量检测等领域。