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用于钢筋混凝土结构的低成本封装光纤传感器开发
摘要： 持续需要更可靠地在多种工况下（如长期耐久性方面——包括裂缝与钢筋锈蚀影响、正常工作荷载响应及异常荷载条件下的响应）测量钢筋混凝土结构应变。光纤传感器在此领域具有显著潜力，且具备抗电磁干扰和重量轻等附加优势（Grattan等，2000）。这对铁路场景尤为重要，尤其是电气化线路。其小巧尺寸便于安装。然而，作为商业"封装"设备（传统认为需达到足够耐用性所必需）的应用受限于其相对较高成本，相比封装式电阻应变片等其他传感器设备。本文描述了利用3D打印技术将光纤传感器封装于树脂中，开发低成本易用工艺以制造适用于混凝土结构的坚固廉价"封装"传感器系统的初步研究。迄今工作表明，这是生产适用于表面安装及钢筋混凝土结构埋设的多传感器的便捷经济方式。论文阐述了试验封装件进行的概念验证测试，结果表明3D打印封装件具有进一步开发和应用于各类土木工程的巨大潜力，与传统传感器系统相比竞争力突出。
关键词： 封装、钢筋混凝土、3D打印、光纤传感器、应变测量
更新于2025-09-23 15:21:21
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[OSA光纤传感器会议 - 洛桑（2018年..-..）] 第26届国际光纤传感器会议 - 嵌入碳纤维增强复合材料中的基于FBG的温度传感器的热响应与残余应变响应
摘要： 研究了一种基于松散嵌入碳纤维增强聚合物中的光纤布拉格光栅的无应变温度传感器。评估了不同封装防粘材料对温度和残余应变响应的影响。
关键词： 光纤传感器，光纤布拉格光栅
更新于2025-09-23 15:21:01
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一种新型甲醛光学传感器：检测牛奶掺假
摘要： 本文介绍了一种光纤传感器，其裸露端涂覆有特别设计为不溶于水的多金属氧酸盐盐类[(C4H9)4N]4H[PMo10V2O40]。该材料在与甲醛接触时紫外-可见光谱会发生变化。该传感器对甲醛的检测限为0.2 mg/L，定量限为0.6 mg/L，与常规分光光度法（分别为0.2 mg/L和0.5 mg/L）接近，且均低于食品摄入的容许限量。针对牛奶中甲醛定量检测进行了测试——因其人为添加问题备受关注。光学传感器与传统方法检测牛奶样品中甲醛的结果无统计学差异（α=0.05）。
关键词： 乙酰丙酮法、牛奶、甲醛、多金属氧酸盐、食品掺假、光纤传感器
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于羧甲基纤维素/碳纳米管复合膜的光纤传感器，用于同时测量相对湿度和温度
摘要： 本文制备了羧甲基纤维素（CMC）/碳纳米管（CNTs）复合薄膜，并将其作为优良的湿敏材料，设计了一种结构简单、灵敏度高、响应速度快的温湿度同步测量传感器。该传感器由光纤布拉格光栅（FBG）构成，并在其端面连接涂覆有CMC/CNTs水凝胶复合薄膜的中空光纤（HCF）。对比实验结果表明：采用CMC薄膜的传感器湿度灵敏度为170.55 pm/%RH，而采用CMC/CNTs复合薄膜的传感器灵敏度达230.95 pm/%RH。湿度不敏感的FBG可用于获取精确温度信息，其温度灵敏度为26.35 pm/?C。本研究不仅证实CMC是光纤传感器的优异湿敏材料，同时证明碳纳米管能有效提升水凝胶薄膜的湿度灵敏度。该温湿度同步测量传感器具有良好的应用前景。
关键词： 光纤传感器，碳纳米管，羧甲基纤维素，湿度和温度
更新于2025-09-23 15:21:01
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一种多端口变换器，用于连接太阳能光伏模块、储能系统与直流微电网
摘要： 本文介绍了一种新型实时光纤X射线剂量计，用于监测临床直线加速器（Linac）输出的辐射脉冲。该传感器主要功能是在0.1毫秒探测器门控时间内实时测量低剂量电离X射线辐射。当传感器顶端材料受X射线能量激发时会产生闪烁光，这些微弱可见光信号通过聚甲基丙烯酸甲酯塑料光纤传输至远端雪崩光电二极管探测器。该探测器可测量传感器发出的微弱闪烁光，从而将电离辐射能量转换为时间分辨率为0.1毫秒的可测信号。实验结果表明，这种闪烁光纤X射线剂量计能够捕捉直线加速器正常运行时产生的单个X射线脉冲。进一步分析显示，在100至600监测单位/分钟的剂量率范围内，该传感器能以高度重复性（R2=0.9995-0.9999）线性测量剂量率及相应剂量。
关键词： 光纤传感器、X射线剂量测定、临床外照射放射治疗、荧光与发光传感器、实时辐射剂量测量
更新于2025-09-23 15:21:01
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温度与辐射对辐射敏感单模光纤的联合影响
摘要： 本文介绍了一种新型实时光纤X射线剂量计，用于监测临床直线加速器（Linac）输出的辐射脉冲。该传感器主要功能是在0.1毫秒探测器门控时间内实时测量低剂量电离X射线辐射。当传感器顶端材料受X射线能量激发时会产生闪烁光，这些微弱可见光信号通过聚甲基丙烯酸甲酯塑料光纤传输至远端雪崩光电二极管探测器。该探测器可测量传感器发出的微弱闪烁光，从而将电离辐射能量转换为时间分辨率达0.1毫秒的可测信号。实验结果表明，这种闪烁光纤X射线剂量计能够捕捉直线加速器正常运行时产生的单个X射线脉冲。进一步分析显示，该传感器在100-600监测单位/分钟的剂量率范围内，能以高度重复性（R2=0.9995-0.9999的线性度）测量剂量率及相应剂量。
关键词： 光纤传感器、X射线剂量测定、临床外照射放射治疗、荧光与发光传感器、实时辐射剂量测量
更新于2025-09-23 15:21:01
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迈向智能选择性传感器：利用连接光纤生物传感器至互联网的新方法
摘要： 作者利用基于塑料光纤（POF）和生物/仿生受体的低成本光学生物传感器，在实验室场景中实现了水中污染物的选择性检测。例如，针对水中萘、全氟烷基和多氟烷基物质（PFAs）的检测研究显示，与采用高性能液相色谱-质谱等昂贵传统方法相比，该技术具有有趣的检测限表现。本研究开发并测试了一种创新方法，将其应用于智能测量系统，通过现场使用POF传感器实现智慧城市应用中的水质污染物远程监测。具体而言，我们采用不同水-甘油溶液测试了新型传感器系统——该系统由连接互联网的树莓派、光谱仪、光源、POF传感器以及两台分别作为客户端和服务器的联网计算机组成。
关键词： 光纤传感器、水质、污染物、软件、生物传感器、塑料光纤（POFs）、物联网（IoT）
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于氧化石墨烯涂覆光子晶体纤维的温度和湿度传感器
摘要： 本文提出并演示了一种基于涂覆氧化石墨烯(GO)并与两个球形结构级联的光子晶体光纤(PCF)的温度和湿度传感器。该传感器原理基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)，其干涉光谱对温度和湿度的变化敏感。由于GO的亲水特性，光纤表面的折射率(RI)会随湿度变化显著改变。因此，沉积在PCF表面的GO薄膜可提升传感器的湿度灵敏度。实验结果表明：在10°C至70°C范围内，温度灵敏度分别为0.063 nm/°C和0.086 nm/°C；在30%至70%相对湿度范围内，湿度灵敏度分别为0.128 nm/%RH和0.159 nm/%RH。此外，该传感器还具有成本低、结构简单和高灵敏度等优势。
关键词： 光子晶体光纤（PCF）、氧化石墨烯（GO）、光纤传感器、湿度、温度
更新于2025-09-23 15:21:01
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飞秒激光刻写增强型逐层光纤光栅的狭缝光束整形技术
摘要： 本工作报道了利用单脉冲逐平面（Pl-b-Pl）制备光纤布拉格光栅（FBGs）的方法。研究采用沿光纤纵向轴线定向的狭缝来调控光束，使聚焦体积在光纤横向方向上空间分布更宽。通过这种方式，可实现折射率的二维改性，其宽度与高度分别取决于狭缝宽度和脉冲能量。通过解析数学建模，确定了高斯激光束直径（Dx）与狭缝宽度（s=Dy）的关系以实现圆形截面。实验结果表明：相较于逐点（PbP）FBGs产生的负向非均匀折射率变化，当Dx/Dy=3时能产生正向且均匀的折射率改变。同时，具有更宽纤芯截面改性的Pl-b-Pl FBGs展现出显著更低的传输损耗（0.3 dB），以及更优的反射率和半高全宽（FWHM）。研究发现这三个参数（损耗、反射率和FWHM）随狭缝宽度呈单调变化趋势。研究还评估了偏振相关性。
关键词： 光纤传感器、狭缝光束技术、飞秒激光、逐平面加工、光纤布拉格光栅
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于细菌功能化金纳米粒子矩阵的光纤传感器用于监测水中重金属污染
摘要： 本研究探索了利用大肠杆菌B40菌株作为基于局部表面等离子体共振（LSPR）生物传感器的潜在受体，用于检测水中的重金属离子（汞Hg2+和镉Cd2+）。通过沉积两层带相反电荷的聚电解质，将大肠杆菌B40菌株固定在金纳米颗粒（AuNP）包被的光纤探针上。将固定有细菌的传感器探针置于不同浓度（0.5 ppb至2000 ppb）的Hg2+和Cd2+离子中进行测试。这些金属离子与细菌细胞表面的巯基及其他官能团相互作用，导致AuNP包被传感器探针周围折射率发生变化，从而调节传感器响应。通过在去离子水和自来水中添加金属离子进行检测，测得检测限为0.5 ppb。该传感器可在10分钟内从小样本（<1 ml）中检测出重金属离子，并对重金属离子表现出优于其他过渡金属离子的良好选择性。以半胱氨酸等氨基酸作为受体的对照研究显示，其灵敏度低于本方案采用的细菌细胞方法。
关键词： 聚电解质、光纤传感器、细菌、金纳米粒子、重金属离子、局域表面等离子体共振
更新于2025-09-23 15:21:01