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基于S形光纤锥的环形腔衰荡折射仪
摘要： 提出并实验研究了一种基于光纤环衰荡（FLRD）技术且具有S型光纤锥（SFT）结构的光纤折射率（RI）传感器。该SFT作为在线马赫-曾德尔干涉仪插入补偿式光纤环中进行折射率测量。通过优化光纤环参数，有效提升了衰荡信号质量。通过检测光纤环的衰荡时间即可便捷测量周围介质折射率。实验结果表明：该传感器在1.3330-1.3682测量范围内具有-3128.954微秒/折射率单位的高灵敏度。该折射率传感器融合了SFT干涉仪与FLRD技术的优势，在实际应用中具有良好的应用前景。
关键词： 光纤传感器、光纤环形腔衰荡、S型光纤锥、折射率
更新于2025-09-23 15:22:29
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用于同时测量硝酸盐浓度和温度的反射式表面等离子体共振传感器
摘要： 本文提出了一种基于表面等离子体共振（SPR）的反射式光纤传感器，用于同时测量硝酸盐浓度和温度。该传感器采用反射结构，以金膜作为激发SPR的金属薄膜。随后，使用Cu纳米颗粒/碳纳米管复合薄膜作为敏感材料来测量硝酸盐浓度，并通过浸涂法将其涂覆在金膜表面。最后，在部分传感探头上涂覆聚二甲基硅氧烷，使输出光谱中产生两个独立的共振凹陷。当硝酸盐浓度和温度发生变化时，这两个共振凹陷都会移动，但灵敏度不同。通过监测两个凹陷的波长偏移，利用双波长矩阵法可同时测量硝酸盐浓度和温度。实验结果表明，硝酸盐浓度的测量灵敏度可达3.25 nm/lg[M]，温度测量灵敏度为?2.02 nm/°C。此外，该传感器具有较高的机械强度且易于封装，适用于远程测量领域。
关键词： 反射式表面等离子体共振（SPR）、光纤传感器、硝酸盐浓度、同步测量、温度
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于光声效应的光纤传感器用于钢筋腐蚀测量
摘要： 基于光声原理开发了一种全光学超声传感系统，用于实时监测和研究早期钢筋腐蚀的起始过程。该系统的超声发生器采用涂覆小尺寸金纳米复合材料的光纤来产生8MHz带宽信号，超声接收器则应用了光纤布拉格光栅传感器。该系统首次作为颠覆性技术被采用，因其具有微型化、轻量化、抗电磁干扰、耐腐蚀及分布式传感等独特优势，可替代传统电学传感器。通过加速腐蚀试验验证了所开发传感系统的有效性，结果表明：腐蚀钢筋的质量损失可通过测量超声信号的质心频率偏移进行表征，且质心频率偏移与质量损失之间呈现指数关系。
关键词： 光声（PA）原理、光纤传感器（FOS）、频率偏移、腐蚀监测
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于微型准迈克尔逊光纤干涉仪的地震物理模拟
摘要： 提出并实验验证了一种微光纤干涉仪。该器件仅由包含飞秒激光刻写折射率调制区（RIM）的光纤锥构成。通过RIM使纤芯-包层模式的耦合与再耦合呈现"窗式"增强，基于准迈克尔逊干涉机制，再耦合高阶模式间的干涉产生了清晰的干涉光谱。利用光谱边带滤波技术，该干涉仪实现了超声波（UW）的高灵敏度检测。该传感器的成功关键在于：微锥形传感光纤更易被UW诱导应变拉伸。此外，干涉仪配备的锥形喇叭通过声学聚焦特性进一步提升了传感器的UW灵敏度。该传感器为通过扫描检测和回波重建实现地震物理建模提供了更优方法。
关键词： 光纤传感器、超声波成像、物理模型
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于C型微结构光纤光栅的海水深度与温度测量理论分析
摘要： 提出了一种新型C型微结构光栅结构，用于同步测量海水深度和温度。通过引入楔形缺陷，在光栅纤芯中激发高双折射效应。采用热敏材料填充微孔以提升温度灵敏度，进而建立了C型结构双折射效应的数学模型。该研究分析了两种扰动下的全向应力分布，在压力与温度环境中，两种偏振态的反射峰产生显著分离。提出了λB,y?λB,x、λB,y+λB,x两个特征参数用于对应测量。通过优化结构参数获得更优性能，在0-10 MPa压力范围和0-40°C温度范围内，计算输出信号均呈现高灵敏度与线性度。其中λB,y?λB,x主要响应压力，灵敏度达?1.709 nm/MPa；而温度主要影响λB,y+λB,x，测得温度灵敏度为1.054 nm/°C?；诠庹ば藕懦墒斓慕獾骷际酰媒峁咕哂泄憷τ们熬?。
关键词： 海水测量，深度测量，温度传感器，C型微结构光栅，光纤传感器
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于光纤布拉格光栅的变压器监测用氢气传感器响应时间
摘要： 我们开发并优化了一种新型光纤传感器，该传感器通过在光纤布拉格光栅（FBG）上附着钯箔来实现氢气测量。采用两种定制实验装置对15个并行制备的传感器进行了特性表征与合格性验证，测量了它们对5%氢气/氮气混合气体以及相同气体经变压器油鼓泡后的响应。两种介质中的氢气响应相似且接近理论最大灵敏度，但响应时间差异显著——油介质中的响应速度远慢于气体环境。为探究响应时间差异的成因，我们通过理论计算比较了氢气在钯中的扩散过程与钯表面的氢吸附过程，并测量了氢气通过油介质向传感器扩散及吸收的情况。结果表明：决定响应时间的关键步骤是氢气在钯表面的吸附过程，而该过程在油介质中比在纯气体环境中更为迟缓。
关键词： 氢传感器、光纤布拉格光栅（FBG）、光纤传感器、钯基传感器、油中氢扩散与吸收
更新于2025-09-23 15:22:29
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[IEEE 2018国际卡纳汉安全技术会议（ICCST）- 加拿大魁北克省蒙特利尔（2018.10.22-2018.10.25）] 2018年国际卡纳汉安全技术会议（ICCST）- 基于集成DdTS温度与DAS声学光纤传感器的管道可靠泄漏检测
摘要： 可靠且早期检测输送液体或气体的管道泄漏极具价值。本研究将两种基于高灵敏度光纤分布式传感的正交技术集成至同一系统，并在实际现场安装中测试其有效性。第一种技术采用分布式温差传感器（DdTS/DDTS）进行温差检测，可近乎瞬时识别低至0.0005°C的光纤温差；第二种技术基于相干光时域反射仪（C-OTDR）的分布式声学传感器（DAS），能检测微弱宽带声信号。两种技术均能将泄漏点定位至数米范围内。实验展示了该集成系统对两处不同现场安装（一处为直埋式电缆，另一处为2英寸管道内约29公里埋地电缆）的水泄漏与氮气泄漏的检测结果：DdTS在两个安装点均可靠检测到泄漏，而DAS仅在直埋电缆场景下有效。测试表明，DdTS与DAS技术的融合可提升泄漏检测概率并最大限度减少误报/骚扰警报。该集成系统还能检测第三方干扰（TPI），从而提供从中央位置40公里范围内的管道完整性监测与入侵检测一体化解决方案。
关键词： 油气管道、分布式温度传感系统（DdTS）、泄漏检测、光纤传感器、分布式温度传感（DTS）、温度点监测（TPI）、分布式声学传感（DAS）、相干光时域反射仪（C-OTDR）
更新于2025-09-23 15:22:29
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用于硬膜外麻醉的智能光学导管
摘要： 将穿刺针置入硬膜外腔进行局部麻醉是一项具有挑战性的操作，即便在今天仍依赖操作者的专业技能。我们最新研究表明，采用光学传感针头能显著提升该操作的有效性。本文提出优化方案：将光纤应变传感器直接集成于硬膜外导管内部。新设计既解决了生物相容性问题，又增强了原方案的适用性。通过猪模型的活体实验，我们验证了该方法的可靠性，同时也为生物腔道内导管插入过程的实时监测开辟了新途径。
关键词： 医疗光学仪器、光纤传感器、临床应用、光纤布拉格光栅
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于时分复用方案的干涉式光纤传感器阵列精确自动时间窗定位
摘要： 干涉式光纤传感器常通过时分复用（TDM）技术组成大规模阵列以降低系统成本。区分不同传感单元的时间窗口是成功解调传感信息的前提，但传统方法需要耗时的人工校准过程。针对这一问题，本文提出一种新型自动时间窗口定位方法。该方法引入形状函数概念，通过计算形状函数与传感器信号的互相关运算来提取时间窗口信息——其中形状函数定义为曲线轮廓能反映传感器信号主要数据特征的函数。整个定位过程由传感器系统的询问控制器全自动完成，无需人工干预。实验验证表明，该方法能大幅降低大规模TDM传感器阵列中时间窗口定位的复杂度，使TDM方案的实际应用更为便捷。
关键词： 光纤传感器、询问控制器、时分复用（TDM）、时间窗、互相关
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于三芯光纤的用于测量方向性弯曲的纤维内马赫-曾德尔干涉仪
摘要： 本研究提出了一种基于三芯光纤（TCF）马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的高灵敏度定向弯曲传感器。该MZI弯曲传感器通过将一段TCF与两根具有纤芯偏移的单模光纤（SMF）熔接制备而成。由于TCF中纤芯的位置特性，对TCF基MZI施加弯曲会导致纤芯伸长或缩短，使该传感器适用于定向弯曲测量。为分析弯曲特性，研究了两类纤芯熔接位置不同的TCF基传感器（纤芯位于SMF间不同位置）。测量采用扫频光源技术，实验结果表明：在0°弯曲方向上，两类传感器的弯曲灵敏度分别为15.36 nm/m?1和3.11 nm/m?1；在180°弯曲方向上则分别为-20.48 nm/m?1和-5.29 nm/m?1。两类传感器的温度灵敏度分别为0.043 nm/°C和0.041 nm/°C。所提出的传感器具有结构紧凑、用途广泛、制备成本低廉的特点，在生物医学传感领域具有应用潜力。
关键词： 马赫-曾德尔干涉仪、光纤传感器、弯曲方向、三芯光纤、弯曲灵敏度
更新于2025-09-23 15:22:29