光纤光栅传感器阵列在撞击定位监测中的应用 被引量：9

1

作者 王威 陶传义 +2 位作者 朱悦青 高晓凤 成俊桦 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期76-82,共7页

本文提出基于半导体环形激光器的光纤传感阵列系统,用于在铝板上撞击定位监测。采用光纤法布里-珀罗(F-P)标准具对光纤布拉格光栅(FBG)传感器信号进行解调。施加在FBG传感器的应变被编码为FBG反射光的波长位移,然后由自由光谱范围为50 ... 本文提出基于半导体环形激光器的光纤传感阵列系统,用于在铝板上撞击定位监测。采用光纤法布里-珀罗(F-P)标准具对光纤布拉格光栅(FBG)传感器信号进行解调。施加在FBG传感器的应变被编码为FBG反射光的波长位移,然后由自由光谱范围为50 GHz的光纤F-P标准具转换为强度调制。通过波分复用技术,光纤F-P标准具可同时解调多个FBG信号,光纤传感阵列系统安装在厚度为1 mm的铝板上,50 g的小钢球在20 cm的高度自由下落撞击铝板产生声发射信号。利用时频小波分析,从测量的FBG传感器瞬态响应中获得的Lamb波的群速度频散曲线,并根据三角定位算法,确定撞击点的坐标。经过撞击试验,通过本系统和定位算法的平均定位精度误差在30.89 mm,达到了较好的精度。 展开更多

关键词 FBG阵列 小波分析 定位算法 光纤法布里-珀罗标准具 撞击监测

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改性石墨烯包覆光纤的马赫-曾德尔大肠杆菌传感器 被引量：2

2

作者 彭志清 廖杰 +2 位作者 李玉洁 冯文林 杨晓占 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期296-302,共7页

针对日益严峻的食品安全问题,特别是食源性致病菌的快速检测,本文提出一种基于表面改性石墨烯粗锥型马赫-曾德尔干涉结构的光纤大肠杆菌传感器。首先,截取一根4 cm的实心光子晶体光纤,两端分别与两根单模光纤进行粗锥熔接,形成基于马赫... 针对日益严峻的食品安全问题,特别是食源性致病菌的快速检测,本文提出一种基于表面改性石墨烯粗锥型马赫-曾德尔干涉结构的光纤大肠杆菌传感器。首先,截取一根4 cm的实心光子晶体光纤,两端分别与两根单模光纤进行粗锥熔接,形成基于马赫-曾德尔干涉原理的传感结构;接着,制备一种表面改性石墨烯敏感材料,将它涂覆在实心光子晶体光纤的表面,使传感器对大肠杆菌溶液有较高的灵敏度;最后,将上述传感器置于水槽中,以此检测大肠杆菌溶液浓度。实验结果表明,在大肠杆菌溶液浓度为50~600 cfu/mL内,随着菌液的浓度增大,传感器的干涉光谱发生了明显的蓝移,灵敏度为3.43 pm/(cfu·mL^-1),菌液浓度与波长偏移的线性度为0.95649,检测限为67.18 cfu/mL,响应时间为15 s。该传感器成本低、体积小、响应时间快,适用于低浓度大肠杆菌浓度的快速检测。 展开更多

关键词 光纤传感器 马赫-曾德尔干涉 表面改性 石墨烯 大肠杆菌

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面向平板结构钙钛矿太阳能电池的金属氧化物综述 被引量：1

3

作者 肖黎 陈远豪 +1 位作者 梁昌兴 姚建曦 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1576-1584,共9页

作为平板结构钙钛矿太阳能电池的电荷传输层,金属氧化物薄膜对器件性能有重要影响.系统性概述平板结构钙钛矿太阳能电池对金属氧化物薄膜形貌、电学、光学、化学及热等物理特性要求,并对目前在高效钙钛矿太阳电池制备中最有前景的金属... 作为平板结构钙钛矿太阳能电池的电荷传输层,金属氧化物薄膜对器件性能有重要影响.系统性概述平板结构钙钛矿太阳能电池对金属氧化物薄膜形貌、电学、光学、化学及热等物理特性要求,并对目前在高效钙钛矿太阳电池制备中最有前景的金属氧化物电子传输层及空穴传输层材料特性及代表性工作进行总结.针对大多数金属氧化物迁移率低、表面缺陷多及能级匹配差的问题,分析元素掺杂、表面改性、复合薄膜设计等手段解决的相关进展.总结目前金属氧化物薄膜沉积技术现状及优缺点,探讨今后薄膜沉积技术发展、改进方向.对低温沉积金属氧化物薄膜在柔性器件方面的应用进行展望. 展开更多

关键词 金属氧化物 平板结构钙钛矿太阳能电池 物理特性 电荷传输层 薄膜沉积技术

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基于SnO_(2)∶Sb薄膜沉积工艺参数优化的支持向量回归分析 被引量：1

4

作者 陈远豪 肖黎 +2 位作者 梁昌兴 罗月婷 龚恒翔 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第11期33-38,共6页

开发低成本高质量透明导电氧化物薄膜材料的生长技术对现代光电产业发展十分重要。面对多维的薄膜生长工艺参数空间,在寻求最优薄膜生长参数过程中如何有效降低时间、材料成本是研究人员迫切关注的问题。基于雾化辅助CVD法在石英衬底上... 开发低成本高质量透明导电氧化物薄膜材料的生长技术对现代光电产业发展十分重要。面对多维的薄膜生长工艺参数空间,在寻求最优薄膜生长参数过程中如何有效降低时间、材料成本是研究人员迫切关注的问题。基于雾化辅助CVD法在石英衬底上制备SnO_(2)∶Sb薄膜,利用实验设计方法,获得不同工艺参数下制备的SnO_(2)∶Sb薄膜实验数据集。应用基于贝叶斯优化的支持向量回归方法,建立SnO_(2)∶Sb薄膜透明导电性能的支持向量回归预测模型,结合预测模型对整个工艺参数空间进行探索。利用有限27组工艺参数组合可在四维参数空间中找到高质量SnO_(2)∶Sb薄膜的有效制备参数。在最优工艺参数下制备薄膜的可见光透过率可达86.61%,方块电阻为21.1Ω·□^(-1),膜厚约380 nm。为基于雾化辅助CVD法制备薄膜材料的最优制备工艺探索提供一条有效途径,可有效节约开发成本。 展开更多

关键词 支持向量回归 SnO_(2) ∶Sb薄膜 工艺参数优化 雾化辅助CVD

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端面腐蚀的双法布里-珀罗光纤温度传感器 被引量：12

5

作者 冯文林 彭进 +2 位作者 余佳浩 鲜爽 陈翠 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期766-770,共5页

针对环境测温,特别是在复杂环境中温度传感器的小体积、低成本、抗干扰以及高灵敏度的要求,提出了基于端面腐蚀的双法布里-珀罗光纤温度传感探头。以长为2cm的光子晶体光纤作为第一个F-P腔体,在它的一个端面熔接普通单模光纤,熔接面形... 针对环境测温,特别是在复杂环境中温度传感器的小体积、低成本、抗干扰以及高灵敏度的要求,提出了基于端面腐蚀的双法布里-珀罗光纤温度传感探头。以长为2cm的光子晶体光纤作为第一个F-P腔体,在它的一个端面熔接普通单模光纤,熔接面形成第一个反射镜面;然后,在它另一个端面熔接多模光纤,熔接面形成第二个反射镜面;最后,以多模光纤作为第二个F-P腔体,并用氢氟酸将其刻蚀成探针结构,同时在腔体末端形成了第三个反射镜面。以此复合结构作为传感探头,结合多光束干涉的传感原理,构造了双F-P结构的波长调制型传感器,并搭建了温度传感测试系统。测试结果表明:在28～81℃内,随着温度增加,该传感器的反射光谱波长逐渐红移,温度与波长偏移量的线性相关系数高达0.998 37;该传感器传感性能良好,灵敏度达64.6pm/℃。该传感器在复杂环境中对小范围温度测量具有潜在的应用价值。 展开更多

关键词 光纤传感 双法布里-珀罗干涉 温度测量 光纤腐蚀

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基于纳米铜/石墨烯包覆光子晶体光纤的硫化氢气体传感性能研究 被引量：9

6

作者 黄国家 彭志清 +1 位作者 杨晓占 冯文林 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期88-94,共7页

提出一种基于纳米铜/石墨烯包覆光子晶体光纤的硫化氢传感方法.将两根单模光纤分别与实心光子晶体光纤进行粗锥熔接,形成马赫-曾德干涉结构.先在光子晶体光纤表面包覆石墨烯薄膜,再在石墨烯薄膜的表面沉积纳米铜形成复合敏感薄.当复合... 提出一种基于纳米铜/石墨烯包覆光子晶体光纤的硫化氢传感方法.将两根单模光纤分别与实心光子晶体光纤进行粗锥熔接,形成马赫-曾德干涉结构.先在光子晶体光纤表面包覆石墨烯薄膜,再在石墨烯薄膜的表面沉积纳米铜形成复合敏感薄.当复合敏感薄膜吸附硫化氢气体时,其自身折射率发生改变,导致光子晶体光纤中纤芯与包层的光程差发生变化,干涉波谷发生偏移.建立气体浓度与波长偏移关系,实现硫化氢的低浓度检测.研究表明:该传感器的灵敏度为8.5pm/ppm,检测限为3.85ppm,在硫化氢浓度为0～80ppm范围内呈现良好的线性和选择性,其输出光谱呈现蓝移,响应时间和恢复时间分别约为92s和119s.该传感器成本低、结构简单、制作容易,有望应用于硫化氢气体的探测. 展开更多

关键词 马赫-曾德干涉 铜/石墨烯复合膜 光子晶体光纤 粗锥 硫化氢

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用于测量折射率的光纤迈克尔逊干涉型传感器 被引量：3

7

作者 郑晨 冯文林 +1 位作者 何思杰 李邦兴 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期389-393,共5页

提出了一种基于单模光纤-四芯光纤-薄芯光纤(SMF-FCF-TCF)迈克尔逊干涉结构的折射率传感器。采用直接熔接的方式将各光纤进行熔接,由于各光纤之间纤芯的直径不匹配,因此在光纤的熔接处会发生光的激发和耦合。薄芯光纤端面涂覆有一层银... 提出了一种基于单模光纤-四芯光纤-薄芯光纤(SMF-FCF-TCF)迈克尔逊干涉结构的折射率传感器。采用直接熔接的方式将各光纤进行熔接,由于各光纤之间纤芯的直径不匹配,因此在光纤的熔接处会发生光的激发和耦合。薄芯光纤端面涂覆有一层银面反射膜并用紫外固化胶进行保护来增强光在端面的反射率。四芯光纤作为传感结构中的耦合器,激发了更多的光进入薄芯光纤的包层中,提升了传感器的灵敏度。对传感器的折射率和温度传感特性分别进行了实验探究,实验结果表明,在折射率1.333 3~1.379 4范围内的灵敏度为137.317 nm/RIU,线性度为0.999,并且温度对传感器的影响较小。该传感结构熔接方式简单,在折射率测量领域具有一定的应用前景。 展开更多

关键词 光纤传感 迈克尔逊干涉仪 四芯光纤 薄芯光纤 折射率传感器

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基于无芯光纤强度调制型液位传感器的设计与性能 被引量：2

8

作者 冯德玖 陈翠 +1 位作者 冯文林 李邦兴 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期20-25,共6页

利用强度调制型光纤传感器容易解调的优势,提出了一种强度调制型光纤液位传感器.传感器由三根无芯光纤组成,其中,无芯光纤1与无芯光纤2串联构成测量臂,无芯光纤3构成参考臂.仿真分析得出,无芯光纤长度每缩短1mm,透射峰波长增加25.46nm.... 利用强度调制型光纤传感器容易解调的优势,提出了一种强度调制型光纤液位传感器.传感器由三根无芯光纤组成,其中,无芯光纤1与无芯光纤2串联构成测量臂,无芯光纤3构成参考臂.仿真分析得出,无芯光纤长度每缩短1mm,透射峰波长增加25.46nm.在0~50mm小液位范围内,实验测得传感器在水、5%NaCl、10%NaCl和15%NaCl水溶液四种液体环境中的液位灵敏度分别为0.069 5dB/mm、0.074 73dB/mm、0.077 49dB/mm及0.082 71dB/mm,线性度分别为0.998 25、0.998 49、0.988 11及0.995 13,线性度较高.该传感器可较好地消除光源光功率波动与环境温度变化带来的影响,重复性较好,在石油化工领域有一定的应用潜力. 展开更多

关键词 光纤传感 液位传感器 强度调制 无芯光纤 温度不敏感

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磁流体包覆无芯-三芯-无芯光纤结构的磁场传感器 被引量：2

9

作者 陶宇 牛思瑶 冯文林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1700-1706,共7页

本文提出了一种磁流体包覆的无芯-三芯-无芯光纤结构的磁场传感器。将两段2 mm的无芯光纤熔接在50 mm的三芯光纤两端,并将此结构插入70 mm长的毛细管中,通过向毛细管里注射磁流体,使无芯-三芯-无芯这一结构浸没在磁流体里。无芯光纤用... 本文提出了一种磁流体包覆的无芯-三芯-无芯光纤结构的磁场传感器。将两段2 mm的无芯光纤熔接在50 mm的三芯光纤两端,并将此结构插入70 mm长的毛细管中,通过向毛细管里注射磁流体,使无芯-三芯-无芯这一结构浸没在磁流体里。无芯光纤用来激发三芯光纤的包层模,并实现模间干涉。通过测量透射谱波谷波长的漂移或探测透射谱波谷的强度损耗可以实现对磁场强度的检测。实验结果表明该传感器在磁场强度为8~16 mT内,透射谱的特征波长漂移随之线性变化,在1606 nm附近的波长漂移灵敏度为68.57 pm/mT;该波长附近的透射谱强度损耗变化在相同的磁场强度范围内呈现良好的线性度,对应的强度灵敏度为0.8287 dB/mT。该传感结构制作简易,灵敏度高,成本低廉,在磁场传感领域中有一定应用价值。 展开更多

关键词 光纤传感 磁流体 模间干涉 无芯光纤 三芯光纤

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二氧化钛包覆无芯光纤的硫化氢气体传感器性能研究 被引量：2

10

作者 刘敏 冯文林 +1 位作者 黄国家 冯德玖 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期225-229,共5页

提出了一种基于二氧化钛薄膜包覆无芯光纤的硫化氢气体传感器。该传感器将两段不同长度的无芯光纤熔接在单模光纤两端,构建由两段单模光纤-无芯光纤-单模光纤结构组成的干涉仪。由于光从单模光纤进入无芯光纤中激发出不同阶模式,形成基... 提出了一种基于二氧化钛薄膜包覆无芯光纤的硫化氢气体传感器。该传感器将两段不同长度的无芯光纤熔接在单模光纤两端,构建由两段单模光纤-无芯光纤-单模光纤结构组成的干涉仪。由于光从单模光纤进入无芯光纤中激发出不同阶模式,形成基于多模干涉的干涉仪,通过在无芯光纤外表面构造的二氧化钛薄膜对硫化氢气体的吸附,将气体浓度与干涉光谱的偏移联系起来,实现对硫化氢的检测。实验表明:在0~60 ppm的范围内获得了18.93 pm/ppm的灵敏度和良好的线性关系,且随着硫化氢浓度的增加,干涉谱呈现红移,响应和恢复时间分别约为80 s和110 s。该传感器具有结构简单、灵敏度高、制造方便等优点,在硫化氢气体的安全监测领域有潜在的应用价值。 展开更多

关键词 光纤传感 多模干涉 二氧化钛 硫化氢

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超声喷雾热解法制备ATO-FTO双层膜的电热特性

11

作者 梁昌兴 罗月婷 +2 位作者 陈远豪 肖黎 龚恒翔 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期638-644,698,共8页

为改善氟掺杂氧化锡(FTO)基薄膜的电热性能,采用超声喷雾热解法(USP)在石英衬底上制备ATO-FTO双层膜,研究ATO膜层厚度对双层膜结构、表面形貌以及电热性能的影响。研究结果表明:制备的双层膜为高度结晶的四方金红石结构,随着ATO膜层厚... 为改善氟掺杂氧化锡(FTO)基薄膜的电热性能,采用超声喷雾热解法(USP)在石英衬底上制备ATO-FTO双层膜,研究ATO膜层厚度对双层膜结构、表面形貌以及电热性能的影响。研究结果表明:制备的双层膜为高度结晶的四方金红石结构,随着ATO膜层厚度的增加,双层膜沿着(200)晶面取向性增强,双层膜表面晶粒形貌由锥体状逐渐变为块状,且晶粒大小明显变大;当ATO膜层厚度从210 nm增加到860 nm,双层膜的方块电阻从11.03Ω/sq减小到4.75Ω/sq;电热测试结果表明,相较于单一的FTO或ATO薄膜,双层膜的电热性能得到了显著提高。FTO和ATO薄膜在20 V外加电压所达到的最高平衡温度分别为265.7℃、210℃,发热效率分别为3.66×10^(-4)W/(℃·mm^(2))、3.85×10^(-4)W/(℃·mm^(2))。当双层膜中ATO膜层厚度为860 nm时,双层膜在20 V外加电压时最高平衡温度提高到440℃,发热效率提升为3.04×10^(-4)W/(℃·mm^(2))。在热循环测试过程中双层膜的最高平衡温度波动小于3.3%,展现出优异电热稳定性。 展开更多

关键词 ATO-FTO双层膜 超声喷雾热解法 方块电阻 电热性能 发热效率

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