有极性介质的混合液体浓度检测实验研究

本文通过测量特定电容器电容值的变化规律，对极性液体介质（如乙醇）和非极性液体介质（如汽油）以及极性液体介质间的混合时，电容值随液体浓度的变化关系进行了分析和研究，探讨了将它作为检测混合液体浓度的敏感元件的可行性和实用性。取得了一些有意义的结果。电容与浓度的变化规律也反映了介电常数与浓度的变化规律，因此对研究混合液体介电常数随液体浓度的变化规律也是有意义的。     

现场直接式水质色度测试仪

研制了一种基于光电积分方法，采用光纤传导的液体色测试仪器，它由测试探头、光电探测器、I/V变换电路、脉冲氙灯驱动电路，测量控制显示电路构成，由专用探头直接插入被测液体中，特别适合现场快速液体色的颜色测量。     

光纤传感测量液体折射率的方法研究

根据菲涅耳公式,推导出了溶液折射率和线偏振光反射率的关系,分别测定不同待测溶液折射率下线偏振光p分量和s分量的反射率,并与理论结果进行比较。实验用阿贝折射仪测定不同浓度下Na_2CO_3溶液的折射率;立足于光纤传感系统,以棱镜为敏感元器件、光为测量媒介,在敏感角入射的情况下,采用光电探测器对偏振光信号进行探测,经光电变换后利用信号调理电路实现信号采集,模数转换后运用单片机实现信息的处理,测定不同浓度溶液的反射率,与理论结果进行比较。结果表明,该方法在实时测量液体折射率的灵敏度、精度方面有较大改善。     

基于有限元的挠性光电互联印制板内光纤热应力分析

针对玻璃光纤埋入挠性光电印制板光纤的热应力问题。建立了挠性光电印制板三维有限元分析模型,在SnAgCu无铅焊料回流焊接工艺条件下,采用有限元热力学分析方法,利用Comsol软件分别对挠性光电印制板内部光纤埋入矩形、U型、梯形三种槽型结构时光纤的热应力值进行了研究。分析结果表明,光纤最大热应力出现在光纤两端区域;埋入无涂覆层玻璃光纤时,采用U型槽埋入光纤,光纤所受最大热应力值是116. 8 MPa,为三种结构中的最小;埋入涂覆层玻璃光纤时,采用矩形槽埋入光纤,光纤所受最大热应力值最小为100. 99 MPa;三种槽型结构内光纤端面在X、Y、Z三个方向的最大位置偏移量均小于1μm。研究结论对设计挠性光电印制板光纤埋入结构具有一定的参考价值和指导意义。     

纳米级光电综合测长仪

北京光电量仪研究中心承担的科研项目——纳米级光电综合测长仪，不久前通过了由机械工业技术发展基金委员会组织的技术鉴定。本课题采用自行开发的超精细计量光栅为敏感元件的纳米测量方法，形成了一整套完整的超精细光栅测量技术。纳米级光电综合测长仪的研究成果表明，我国成功地发展了纳米测量技术的一种新途径、新方法，即以超精细计量光栅为敏感元件的纳米测量方法，与国际上已有的纳米测量技术相比，具有更为简单方便、稳定可靠、经济实用的特色。据专家们分析，纳米技术是本世纪末下世纪初的重大新领域，它将引起加工技术、信息技术…     

一种基于光纤光栅新型位移传感器的研究

介绍了一种应用光纤光栅传感器测量狭窄曲面空间位移的方法.随着外界应力的变化,光纤光栅传感器的中心发射波长将发生相应的移动.利用此特性,提出并实现了一种用光纤光栅作为敏感元件测量狭窄曲面空间位移的方法,解决了特殊场合狭窄曲面空间位移的测量存在许多难以解决的问题,并对实验结果进行数据分析.     

压电谐振式力传感器的研究

本文介绍一种压电谐振式力传感器。该传感器以ＡＴ切型的圆片式石英晶体谐振器为敏感元件，通过测量谐振频率的变化量来间接测量待测力。实验结果表明：这种传感器具有良好的线性和稳定性，灵敏度随温度变化极小，没有迟滞现象。     

光纤法布里-珀罗腔液位传感器

为了实现电不进油罐的目的,提出一种基于光纤法布里一珀罗(F-P)腔干涉仪原理的光纤液位传感器.它根据不同的液体高度产生不同的压强的原理实现液位测量.传感器产生的信号经放大、光电转换后,由单片机将数据处理显示.实验结果表明:光纤F-P腔传感器测量液住方法简单,并且精度较高.     

基于SPR的双锥形光纤折射率传感特性研究

利用液体折射率与表面等离子共振技术(SPR),研究了光纤传感器在液体中透射光功率的变化,提出了一种液体折射率光纤传感器。该传感器采用3 d B耦合器进行分光,利用输出波长范围为1 530~1 580 nm的ASE作为光源,以熔融拉锥光纤作为传感单元。利用该光纤传感器,对Na Cl溶液浓度与透射光功率之间关系的进行了实验研究。研究结果表明传感器外部介质折射率越高,光的传输损耗越大。而且在锥区外部镀膜,能够有效地提高传感器的灵敏度。     

内旋式纸浆浓度变送器的研究

本文介绍一种新的纸浆浓度测量装置。它根据力学原理。通过敏感元件与纸浆之间的相对运动将浓度变化转换为力矩变化。用微机数字随动系统跟踪测量力距,间接测量纸浆浓度。文章还介绍了装置的测量原理,数学模型和主要硬、软件结构及变送器的主要特点。     

生物体液荧光在位检测仪的设计

本文介绍了一种能直接检测生物体液中荧光物质的荧光检测仪,该荧光仪带有一光纤探头,可直接插入动物体内接收荧光信号,实现在位测量。为了提高荧光接收本领,探头中输入输出用同一光纤。利用计算机的并行口输出脉冲以控制步进电机而带动色散棱镜转动,并实时采集光谱信号且实时显示。通过对光说进行分析,可以推测许多生物量。     

光纤O2敏感探头的制备与性能测试

通过对多孔光纤修饰Ru配合物掺杂的敏感膜,制备了一种O2光纤传感探头。该探头结构基于简单的多孔光纤,内部设有贯穿的微孔道作为敏感材料的载体以及微传感池,在微孔道内完成传感过程。通过沉积凝胶膜修饰敏感层,即将含有[Ru(dpp)3]2+的溶胶直接吸入光纤内部,在光纤微孔阵列中形成高分子敏感膜。传感过程基于荧光淬灭原理,由于O2对敏感膜中的[Ru(dpp)3]2+具有强烈的荧光淬灭作用,传感探头对于不同浓度的O2表现不同的荧光强度。实验结果表明:设计的探头对于0～100%浓度的O2呈线性响应,灵敏度I0/I100值为9.4,探头在50ms内即可做出快速响应。实验还显示,实验值与真值的误差小于3%,常压下的检测分辨率可以达到2%。     

30km分布光纤温度传感器的空间分辨率研究

分布光纤温度传感器是一种比较新型的传感器系统，它可以实时测量空间温度场的分布。空间分辨率是分布光纤温度传感器的一个重要参数。在30km分布光纤温度传感器系统的研制过程中，对系统的空间分辨率进行了优化设计。入射激光脉冲的宽度决定了系统空间分辨率的上限。光电接收系统和电系统的带宽也会影响系统的空间分辨率。电系统的带宽必须和激光脉冲的宽度相匹配。系统的空间分辨率既可以直接测量，也可以通过测量光纤末端菲涅尔反射的半宽度来间接测量。经过优化设计，在30km的系统中，空间分辨率达到了3m。     

Determination of refractive index by a U-shaped multimode fiber sensor

The U-shaped multimode fiber structure is proposed to measure the refractive index of liquid. In the previous work, the U-shaped structure by single-mode fiber has been widely investigated. However, the large bending loss restricted its practical applications, especially for the reflection-type fiber probe. To reduce the bending losses, the multimode fiber is used as the bending section of the fiber sensor in this study. The structures with different bending radiuses are fabricated to verify this design. Moreover, to simplify the interrogation method, the differential intensity interrogation method is used by cascading two fiber Bragg gratings after the U-shaped fiber structure. The low bending loss of the proposed structure is helpful to measure the reflected light power by fiber Bragg gratings. The influence of incident light power fluctuation was largely suppressed by this differential method. In addition, the sensitivity is also increased by a factor of 2 compared with the intensity interrogation method using one-cascaded fiber Bragg grating. The experimental results show that the refractive index sensitivities are ?115.09?dB/RIU in the refractive index range of 1.3405–1.3874 and ?260.24?dB/RIU in the refractive index range of 1.3874–1.4223, respectively.     

光纤色散法测量闪烁体脉冲光谱

提出了一种利用光纤波长色散测量脉冲光谱的方法.由于具有较宽光谱的脉冲光在一定长度的光纤中传播时会发生波形展宽,需要根据测量和标定结果校正展宽的波形才能得到光源的实际光谱曲线.标定时首先利用ps级脉冲光源对测量系统进行时间响应标定,得到系统的时间响应函数;接着测量不同波长光的走时,得到不同波长的群折射率;最后测量光纤中的光谱衰减,得到各种波长的相对衰减或传输效率.利用以上3个标定结果,对波形进行数字逆卷积,并进行走时校正和衰减系数校正,即可对所得到的波形进行恢复.经实验测量和数据处理,得到了一种红光闪烁体的发光光谱曲线,其中心波长与用其他方法测到的中心波长的差小于2 nm,谱线形状基本一致.研究显示,在脉冲光的脉冲宽度远小于其色散展宽时,可以利用光纤的波长色散对脉冲光的光谱进行测量.     

基于嵌入式系统的光功率监测仪的研制

介绍了一种对通信光缆中多路光纤的光功率进行实时监测的仪器，给出了其设计原理，实现方法及软、硬件结构。为了方便系统的扩展，在结构设计时采用了主从式架构，并在主模块部分应用了嵌入式操作系统。同时系统具有多种报警形式，并具有自动切换光纤的功能。     

光纤传感器测量小孔圆度误差

提出了采用光纤传感器测量小孔圆度误差的一种新方法.该系统由光纤测量探头和以微型计算机为基础的控制电路组成.光纤探头由单根多模光纤制成,采用反射式光强调制原理.由红外发光二极管提供稳定的光源,返回光信号由光电二极管接收,并经过光电转换,由微机进行信息处理.传感器测头的结构小巧、抗干扰能力强,可以在高电压、强磁场和空间狭小的条件下工作,具有很强的通用性.实验表明该方法能可靠精确地测得小孔圆度误差.     

A SVM-based pipeline leakage detection and pre-warning system

A SVM-based pipeline leakage detection and pre-warning system is presented in this paper. In the system an optical cable is laid in parallel with a pipeline in the same ditch and three single mode optical fibers inside constitute the distributed vibration sensor. The sensor is based on Mach–Zehnder optical fiber interferometer and can detect the vibration signals along a pipeline in real time. Then the eigenvectors of vibration signals are extracted by “energy-pattern” method based on wavelet packet decomposition. Subsequently the vibration signals are recognized by support vector machine (SVM) through the features so that it can judge whether any abnormal event is taking place. If any abnormal event is found along a pipeline, the location is thus calculated. A series of trials in situ have been done, showing that the system is of good accuracy and real time performance both in recognition and locating.     

Novel contact probing method using single fiber optical trapping probe

A novel contact probing method for microdevices with high aspect ratio or biological samples is proposed. In this technique, a dielectric microsphere is optically trapped by an optical fiber and used as a touch probe. In the simulations, the finite difference time domain (FDTD) method and Maxwell stress theory are applied to obtain a suitable shape for the tip of the optical fiber. The results show that it is possible to trap the microsphere by using a single optical fiber. In experiments, single fiber optical trapping is successfully demonstrated by considering the simulation results. In order to use the trapped microsphere in the touch probe, the intensity of the reentered beam that is reflected from the surface of the microsphere is monitored. When the probe is in contact with the surface of the object, the intensity of the beam changes and this change is used as the contact signal. Because the probe is trapped optically and the trapping force is very small, this system can be used in a low invasive method.     

桑色素-Al掺杂的溶胶-凝胶薄膜修饰的MPOF光纤氟离子传感探头

本文通过对微结构聚合物光纤修饰桑色素-铝配合物掺杂的凝胶薄膜,制备了一种氟化物光纤传感探头。这种探头的结构基于微结构聚合物光纤实现,其内部具有贯穿的微孔道结构,这种微孔结构可以作为敏感材料的载体以及微传感池。敏感层的修饰通过溶胶-凝胶过程实现,将掺有桑色素-铝的溶胶直接吸入光纤内部,可以在光纤微孔阵列中形成凝胶敏感膜。微结构光纤内部可以容纳微量液体,传感过程在微孔道内进行。传感原理基于荧光淬灭远离实现,氟离子对凝胶膜中桑色素-铝具有强烈的荧光淬灭作用,因此传感探头对于不同浓度的氟离子溶液表现不同的荧光强度。在pH值为4.6的条件下,探头对于氟离子具有良好的响应,其传感范围为5-50mmol/L。