一种准确测量温湿度的光纤Bragg光栅传感器 被引量：2

1

作者 巫涛江 赵雅 +3 位作者 赵杰 李玉洁 马利 赵明富 《电子技术应用》 2020年第6期68-72,共5页

为了准确测量电梯轿厢内温湿度变化信息,研制了一种结构简单的光纤Bragg光栅(FBG)温湿度传感器。传感器由光栅长度为20 mm的FBG构成,其中光栅长度为12 mm的区域采用湿腐蚀法腐蚀至7.8μm,并在其表面涂覆聚酰亚胺湿敏材料,用于响应湿度... 为了准确测量电梯轿厢内温湿度变化信息,研制了一种结构简单的光纤Bragg光栅(FBG)温湿度传感器。传感器由光栅长度为20 mm的FBG构成,其中光栅长度为12 mm的区域采用湿腐蚀法腐蚀至7.8μm,并在其表面涂覆聚酰亚胺湿敏材料,用于响应湿度变化信息;未被腐蚀的8 mm光栅用于响应温度变化信息。实验研究了光纤腐蚀区域和未腐蚀区域对温湿度的响应特性,湿敏膜涂覆厚度对光栅腐蚀区湿度响应特性的影响,湿敏涂覆后光栅腐蚀区对温度的响应特性,以及传感器对变温变湿环境的响应特性。实验结果表明:当湿敏膜厚度为80μm时,光栅腐蚀区对湿度的响应灵敏度为17.1 pm/(%RH);未腐蚀区域对温度的响应灵敏度为9.9 pm/℃;变温(30~70℃)变湿(20~90%RH)环境测试时,传感器能准确测量温度及湿度。 展开更多

关键词 温湿度 聚酰亚胺 光纤BRAGG光栅 准确测量 灵敏度

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高灵敏度塑料光纤湿度传感器 被引量：1

2

作者 王蓉 钟用 +1 位作者 赵雅 巫涛江 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第5期726-730,共5页

为了提高塑料光纤湿度传感器的灵敏度,该文利用商用塑料光纤、聚砜、二氧化锗(GeO_(2))和聚酰亚胺构建了一种新型结构的塑料光纤湿度传感器。首先将长度为0.5 m的商用塑料光纤中心部分(长5 cm)包层去除,并弯曲成U形(弯曲半径为2 cm),再... 为了提高塑料光纤湿度传感器的灵敏度,该文利用商用塑料光纤、聚砜、二氧化锗(GeO_(2))和聚酰亚胺构建了一种新型结构的塑料光纤湿度传感器。首先将长度为0.5 m的商用塑料光纤中心部分(长5 cm)包层去除,并弯曲成U形(弯曲半径为2 cm),再将聚砜与GeO_(2)的混合物涂覆在商用光纤纤芯表面,然后将涂覆聚砜与GeO_(2)的塑料光纤在70℃下干燥10 h,最后涂覆上聚酰亚胺湿敏材料,在60℃下干燥后形成塑料光纤湿度传感器。实验研究了不同涂覆对塑料光纤传感器光传输特性及其灵敏度的影响,实验结果表明,在温度40℃、相对湿度10%RH~80%RH下,当塑料光纤纤芯直径为900μm、聚砜与GeO_(2)涂覆层厚200μm、聚酰亚胺湿敏膜厚20μm时,传感器对湿度的响应灵敏度可达到-0.9 nW/(1%RH),是将20μm聚酰亚胺湿敏材料涂覆在1500μm塑料光纤纤芯表面响应灵敏度的6.9倍。 展开更多

关键词 塑料光纤 聚砜 二氧化锗(GeO_(2)) 聚酰亚胺 湿度传感器 灵敏度

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一种选择性检测4-氟苯酚浓度的光纤倏逝波传感器 被引量：1

3

作者 冯利民 刘洋 +4 位作者 钟用 巫涛江 李玉洁 贺媛媛 钟年丙 《激光杂志》 CAS 北大核心 2022年第6期80-84,共5页

为了实现对水体中4-氟苯酚(4-FP)选择性检测,利用塑料光纤、4-FP分子印迹聚合物、壳聚糖构建了4-FP高选择性敏感的D形塑料光纤倏逝波传感器。首先制备了4-FP分子印迹聚合物溶胶及D形光纤,并将分子印迹聚合物溶胶涂覆在D形塑料光纤传感... 为了实现对水体中4-氟苯酚(4-FP)选择性检测,利用塑料光纤、4-FP分子印迹聚合物、壳聚糖构建了4-FP高选择性敏感的D形塑料光纤倏逝波传感器。首先制备了4-FP分子印迹聚合物溶胶及D形光纤,并将分子印迹聚合物溶胶涂覆在D形塑料光纤传感器敏感区表面。然后建立了传感器测量理论模型。最后实验研究了4-FP分子印迹聚合物涂覆厚度对传感器灵敏度的影响,以及传感器的响应时间、检测下限及选择敏感性。研究表明:传感器对4-FP具有高选择敏感性;当聚合物膜厚度约为20μm时,传感器灵敏度达到-0.000 5 L/mg,检测下限达到180μg/L。 展开更多

关键词 4-氟苯酚 分子印迹聚合物 倏逝波 光纤传感器 选择敏感性 灵敏度

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基于光纤光栅传感网络的电梯健康状态监测系统 被引量：6

4

作者 巫涛江 余晓毅 +2 位作者 张春娟 尹劲松 石胜辉 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第6期796-799,805,共5页

针对传统大型电梯钢架结构健康监测手段的传感器布线复杂、传感器退化快等问题,提出了一种基于光纤光栅式传感器构成的准分布式光纤传感网。首先阐明了光纤光栅应力、温度传感器的基本原理,采用“空分复用+波分复用”的方式构建电梯钢... 针对传统大型电梯钢架结构健康监测手段的传感器布线复杂、传感器退化快等问题,提出了一种基于光纤光栅式传感器构成的准分布式光纤传感网。首先阐明了光纤光栅应力、温度传感器的基本原理,采用“空分复用+波分复用”的方式构建电梯钢架结构的光纤光栅远程传感监测系统,设计应变和位移传感器阵列,并研究了光纤光栅应变计和位移计的解调算法。然后使用电梯钢架结构实物模型搭建相应的试验系统,安装光纤光栅应变计和位移计准分布式网络进行测试,并开发配套的电梯钢接结构运行健康状态监测软件,试验测试结果表明,系统能够实时响应,稳定性良好。该系统为室外大型竖行和斜行电梯的安全运行提供了实时监测数据和安全预警功能,可为其“按需维保”提供大数据支撑。 展开更多

关键词 电梯钢架结构 光纤光栅 应力计 位移计 安全监测

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准确检测偏二氯乙烯的红外光纤倏逝波传感器 被引量：1

5

作者 冯利民 刘洋 +3 位作者 钟用 巫涛江 李玉洁 贺媛媛 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第2期304-309,共6页

利用中红外光纤构建了一种在线准确检测偏二氯乙烯的红外光纤倏逝波传感器,该传感器由U形中红外光纤传感探头、偏二氯乙烯选择性敏感膜和超疏水膜构成。四氟乙烯敏感膜涂覆在U形区表面,超疏水膜涂覆在偏二氯乙烯敏感膜表面。U形传感器... 利用中红外光纤构建了一种在线准确检测偏二氯乙烯的红外光纤倏逝波传感器,该传感器由U形中红外光纤传感探头、偏二氯乙烯选择性敏感膜和超疏水膜构成。四氟乙烯敏感膜涂覆在U形区表面,超疏水膜涂覆在偏二氯乙烯敏感膜表面。U形传感器可增强光纤表面倏逝波强度,从而提高传感器的灵敏度。敏感膜可实现对水体中偏二氯乙烯的选择性测量,提高传感器测量结果的准确性;超疏水膜可抑制水分子对测量结果产生的负面影响。实验研究了偏二氯乙烯的特征吸收光谱,以及传感器对偏二氯乙烯的响应灵敏度、响应时间和选择敏感性。从理论上建立了传感器测量偏二氯乙烯的理论模型。研究结果表明,传感器对偏二氯乙烯具有高选择敏感性,传感器灵敏度可达0.0021 abs/(mg·L^(-1)),响应时间为230 s。 展开更多

关键词 偏二氯乙烯 中红外光纤 倏逝波 传感器 选择性 灵敏度

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光致发光发热光分频利用光纤研究 被引量：1

6

作者 靳越 巫涛江 +1 位作者 李玉洁 吴德操 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第6期791-795,共5页

该文利用光热转换六硼化镧(LaB6)、加拿大树脂、纳米SiO2,制备了不同掺杂含量的LaB6-SiO2-加拿大树脂溶胶,并涂敷在塑料光纤表面,构成了光致发光发热光分频利用光纤。测试了LaB6颗粒的吸收光谱及升温速率,LaB6掺杂含量与涂敷层厚度对光... 该文利用光热转换六硼化镧(LaB6)、加拿大树脂、纳米SiO2,制备了不同掺杂含量的LaB6-SiO2-加拿大树脂溶胶,并涂敷在塑料光纤表面,构成了光致发光发热光分频利用光纤。测试了LaB6颗粒的吸收光谱及升温速率,LaB6掺杂含量与涂敷层厚度对光纤表面发光发热性能的影响。LaB6在波长为510~650 nm时出现弱吸收,用于光辐射;LaB6对其他可见-近红外波段的光呈现出强吸收,用于产热。当LaB6的质量分数为0.30%,涂敷层厚为200μm时,光纤表面发光发热的均匀性最佳,观测点的平均发光强度及平均升温速率分别达到26.59μW/cm^2和0.29℃/min,实现了可见-近红外光谱的光分频利用。 展开更多

关键词 六硼化镧 塑料光纤 光热转换 光热辐射 光分频利用

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探针式结构极大倾角光纤光栅传感器特性研究 被引量：1

7

作者 巫涛江 吕清明 +1 位作者 刘开俊 罗彬彬 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第3期313-316,384,共5页

针对透射式极大倾角光纤光栅(ExTFG)在工程应用中结构不紧凑、使用不便等问题,该文提出了基于探针式结构的ExTFG传感器。分析了探针式结构的ExTFG的光路原理,提出其制作方法,搭建了探针式结构ExTFG的传感系统,实验研究了在距离ExTFG末... 针对透射式极大倾角光纤光栅(ExTFG)在工程应用中结构不紧凑、使用不便等问题,该文提出了基于探针式结构的ExTFG传感器。分析了探针式结构的ExTFG的光路原理,提出其制作方法,搭建了探针式结构ExTFG的传感系统,实验研究了在距离ExTFG末端不同位置进行切割并镀银膜构成的传感器探针光谱特性,使用毛细管封装端面,增加传感器稳定性;最后分析探针式结构ExTFG的折射率传感特性。结果表明,对应的切割端面距离栅区越近,谐振峰的损耗越小;相比透射式ExTFG,探针式结构ExTFG的TM模和TE模的折射率灵敏度分别提高了约11.21%与8.09%,在实际应用中更适用。 展开更多

关键词 极大倾角光纤光栅(ExTFG) 探针式结构 反射光谱 传感 折射率

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非接触式测量制动器工作温度的光纤传感器 被引量：1

8

作者 巫涛江 钟用 +3 位作者 赵雅 吴德操 林文茂 斯芸芸 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第1期130-133,共4页

为了非接触式测量提升系统制动器工作温度,研制了一种结构简单的反射式光纤温度传感器。传感器由氧化石墨烯和石英光纤构成。氧化石墨烯作为温敏材料被涂覆在被测器件表面。光纤采用6芯结构,位于中心的光纤(纤芯直径Φ400μm)为光输出光... 为了非接触式测量提升系统制动器工作温度,研制了一种结构简单的反射式光纤温度传感器。传感器由氧化石墨烯和石英光纤构成。氧化石墨烯作为温敏材料被涂覆在被测器件表面。光纤采用6芯结构,位于中心的光纤(纤芯直径Φ400μm)为光输出光纤,用于将光束入射到氧化石墨烯温敏薄膜表面;位于中心光纤外围的5根光纤(纤芯直径Φ192μm)为光接收光纤,用于接收从氧化石墨烯温敏薄膜表面反射回的光束。实验研究了氧化石墨烯温敏涂覆液浓度、氧化石墨烯温敏薄膜与光纤探头的间距及器件初始表面粗糙度对传感器灵敏度的影响。实验结果表明,当氧化石墨烯涂覆液质量浓度为0.15 g/mL,温敏薄膜与探头端面的间距为4 mm,金属表面初始粗糙度为3.4μm时,传感器灵敏度达到0.0005/℃。 展开更多

关键词 非接触测量 氧化石墨烯 光纤 温度传感器 灵敏度

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一种新型质量动态监测光纤传感器 被引量：2

9

作者 赵雅 钟用 +3 位作者 巫涛江 吴德操 李玉洁 赵杰 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第2期174-177,共4页

为了实现车辆质量实时、动态、准确地监测,利用弹簧隔振器、塑料光纤及钢板构建了一种新型的质量实时监测光纤传感器。车辆质量信息采用光纤螺旋区域进行感知,隔振器通过螺丝对称地安装在高强度、高韧性钢板的4个角落,螺旋光纤传感器固... 为了实现车辆质量实时、动态、准确地监测,利用弹簧隔振器、塑料光纤及钢板构建了一种新型的质量实时监测光纤传感器。车辆质量信息采用光纤螺旋区域进行感知,隔振器通过螺丝对称地安装在高强度、高韧性钢板的4个角落,螺旋光纤传感器固定在钢板的中心位置。实验研究了光纤螺旋圈数、光纤直径及车辆行驶速度对光纤传感器测量结果产生的影响,以及传感器受车辆碾压后输出信号随时间的变化关系。研究发现,当传感器光纤直径为2 mm,传感器螺旋间距为20 mm,传感器螺旋圈数为3圈,车辆质量为1143~3279 kg,车速为5~130 km/h时,传感器输出信号与质量间具有线性关系,最大相对误差为9.2%。 展开更多

关键词 塑料光纤 弹簧隔振器 传感器 质量 实时动态监测

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基于Φ-OTDR的光纤准分布式氢泄漏监测 被引量：6

10

作者 李树东 苏阳 +6 位作者 何光层 朱珏佩 彭文英 宫贺 杨永济 巫涛江 吴德操 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第6期782-786,共5页

为了有效监测氢气管道的氢泄漏,该文提出了一种基于相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)的准分布式氢泄漏实时在线监测系统。首先去除单模光纤包层,接着在去除包层的光纤表面采用化学镀膜法镀上对氢气敏感的钯膜,其次在钯膜表面涂上一层疏水... 为了有效监测氢气管道的氢泄漏,该文提出了一种基于相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)的准分布式氢泄漏实时在线监测系统。首先去除单模光纤包层,接着在去除包层的光纤表面采用化学镀膜法镀上对氢气敏感的钯膜,其次在钯膜表面涂上一层疏水溶胶,然后将涂覆有疏水溶胶的氢敏光纤安装在聚四氟乙烯槽中,最后采用Φ-OTDR分布式氢传感系统对氢气管道氢泄漏进行监测。结果表明,光纤Φ-OTDR分布式氢传感系统能准确地对氢气管道周界氢浓度的微小变化做出快速响应,响应时间为60 s,位置分辨率达到50 mm,氢气浓度检测下限达到1000×10-6。研究结果表明,基于光纤Φ-OTDR的测量系统能对长距离、大范围内的氢气管道氢泄漏进行准确检测。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR) 光纤 分布式检测 氢泄漏 氢敏钯膜

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高灵敏度塑料光纤倏逝波传感器研究 被引量：3

11

作者 冯利民 钟用 +2 位作者 巫涛江 赵杰 吴德操 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第5期22-26,共5页

为了提高塑料光纤倏逝波传感器的灵敏度,提出了一种新型结构的塑料光纤传感器,该传感器由光纤纤芯、包层和涂敷层三层构成。光纤包层和纤芯由标准塑料光纤的包层和纤芯材料构成,涂敷层由二甲苯稀释的加拿大树脂与TiO_(2)纳米掺杂剂组成... 为了提高塑料光纤倏逝波传感器的灵敏度,提出了一种新型结构的塑料光纤传感器,该传感器由光纤纤芯、包层和涂敷层三层构成。光纤包层和纤芯由标准塑料光纤的包层和纤芯材料构成,涂敷层由二甲苯稀释的加拿大树脂与TiO_(2)纳米掺杂剂组成;光纤包层、纤芯和涂敷层的折射率阶跃增大,用于提高光纤表面发光强与透射深度。实验分析了TiO_(2)及涂敷层的表面形貌,研究了TiO_(2)掺杂含量及涂敷层厚度对传感器灵敏度的影响。研究表明:当TiO_(2)掺杂含量为0.5%,涂敷层厚度为200μm时,传感器对葡萄糖溶液的灵敏度达到-0.008(mg/L)^(-1),是未涂敷的D形塑料光纤倏逝波传感器灵敏度的8.89倍。报道的光纤倏逝波传感器可广泛地应用于生物、化学及医学等检测领域。 展开更多

关键词 塑料光纤 倏逝波 传感器 灵敏度 加拿大树脂 TiO_(2)纳米材料

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基于频谱整形的光学微波波形信号产生的研究 被引量：1

12

作者 杨国志 王建旭 +3 位作者 邹雪 巫涛江 吴德操 肖渝 《激光杂志》 CAS 北大核心 2022年第2期31-35,共5页

由于传统电学方式产生的微波信号容易受到电子瓶颈的束缚,获得高重复频率的波形信号较难,而微波光子学中的光生微波技术具有高带宽、抗电磁干扰、体积小重量轻等优点,在生成微波波形信号方面有着独特的优势。因此,提出了一种结构简单,... 由于传统电学方式产生的微波信号容易受到电子瓶颈的束缚,获得高重复频率的波形信号较难,而微波光子学中的光生微波技术具有高带宽、抗电磁干扰、体积小重量轻等优点,在生成微波波形信号方面有着独特的优势。因此,提出了一种结构简单,可灵活调谐的光学微波信号产生方法,并且所产生的波形信号格式具有可重构的优势。该方法根据傅里叶级数理论,利用相位调制器对光波进行调制,通过滤波器对光载波和边带进行整形,进而获得光学微波波形信号。结果表明该设计方案可行,能够产生重复频率为10 GHz的三角波、方波以及一对相反极性的脉冲序列,具有生成任意波形的潜力以及可集成化的应用价值。 展开更多

关键词 微波光子 相位调制 微波信号 三角波 方波

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基于FBG传感器的新型重量动态监测装置

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作者 赵雅 钟用 +3 位作者 巫涛江 吴德操 林文茂 斯芸芸 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第12期72-76,共5页

为了保障车用电梯安全运行,利用弹簧隔振器、缓冲垫、液压缓冲器、光纤Bragg光栅(FBG)及钢板构建了一种新型的重量实时监测装置。车重信息采用FBG进行感知。隔振器对称的安装在高强度高韧性钢板表面,FBG固定在缓冲垫上。实验研究了传感... 为了保障车用电梯安全运行,利用弹簧隔振器、缓冲垫、液压缓冲器、光纤Bragg光栅(FBG)及钢板构建了一种新型的重量实时监测装置。车重信息采用FBG进行感知。隔振器对称的安装在高强度高韧性钢板表面,FBG固定在缓冲垫上。实验研究了传感装置对不同重量车辆的响应特性,传感器受车辆碾压后Bragg谐振中心波长漂移量随时间的变化关系,以及温度和车速对传感装置测量结果产生的影响。实验研究发现:在25~60 ℃温度范围内,传感装置测量结果不受温度影响;当车辆重量为1143~3279 kg,传感装置的Bragg中心波长漂移量与重量之间具有线性关系;车速为5~30 km/h时,最大测量相对误差为3.64%。 展开更多

关键词 FBG 弹簧隔振器 车用电梯 重量 实时动态监测

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