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清野 裸舞 光纤传感本事盘考团队在Sensors and Actuators B: Chemical期刊(中科院一区Top, IF:7.460)发表基于光纤中前向布里渊散射机制的传感应用盘考遵循

发布日期:2024-09-03 09:08    点击次数:112

清野 裸舞 光纤传感本事盘考团队在Sensors and Actuators B: Chemical期刊(中科院一区Top, IF:7.460)发表基于光纤中前向布里渊散射机制的传感应用盘考遵循

光纤传感本事盘考团队在Sensors and Actuators B: Chemical期刊(中科院一区Top清野 裸舞, IF:7.460)发表基于光纤中前向布里渊散射机制的传感应用盘考遵循

近日,激光与红外系统集成本事教授部要点施行室光纤传感本事盘考团队在基于光纤中前向布里渊散射机制的传感应用盘考方面得到新清晰,联系盘考遵循以“Simultaneous measurement of relative humidity and temperature based on forward Brillouin scattering in polyimide-overlaid fiber”为题发表在海传闻感规模著名期刊Sensors and Actuators B: Chemical(IF:7.460)上。山东大学为该论文的第一完成单元,激光与红外系统集成本事教授部要点施行室徐演平阐述为该论文的第一作家,信息科学与工程学院刘兆军阐述为该论文的通信作家。

                               

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在相对湿度传感规模中,由于相对湿度与环境温度有很强的关联性,同期测量和永诀相对湿度和温度这两个参量至关过错,尤其在工业、食物性量、健康经管、东谈主体悦目性等好多应用规模中,环境温度对相对湿度的准确测量有留神要影响。在实质应用中,基于不同本事旨趣的相对湿度传感系统中,由其他要素引起的串扰效应(大大宗情况下为环境温度)会不行幸免地影响和裁汰相对湿度的测量精度。因此,在保证传感系统具有较高的相对湿度聪慧度的同期,建设出既能检测相对湿度又能准确感知周围环境温度的多参量湿度传感系统显得尤为要紧。基于光纤传感本事的处理决议因光纤的私有上风而受到粗俗的神气和盘考,如尺寸小、响应快、聪慧度高、耐腐蚀、分量轻、抗电磁烦嚣和辛勤操作智商等。面前,大大宗开首进的光纤相对湿度传感器很少基于全硅光纤建设,这是因为其中的主要构成材料二氧化硅不是一种权贵吸湿的物资。为了援助对周围湿度变化的明锐性,需要在光纤传感器的枢纽传感元件上添加终点的吸湿材料。典型吸湿材料包括但不限于聚醋酸乙烯酯、聚酰亚胺、聚丙烯酰胺、乙酸丁酸纤维素、壳聚糖、纳微薄膜和琼脂糖等。同期,基于不同光纤传感机制的光纤湿度传感器也被提了出来,包括光纤布拉格光栅、长周期光纤光栅、名义等离子体共振和基于干与仪的湿度传感器,但这些器件要么具有较低的湿度聪慧度,要么无法扫尾湿度与温度的永诀检测,还有的资本较高,制备经由复杂,何况物理强度弱,在较恶劣环境下的历久度低等弊端。

在这项责任中,咱们提倡并论证了一种愚弄聚酰亚胺覆层单模光纤中前向布里渊散射(Forward Brillouin Scattering, FBS)机制来同期测量相对湿度和温度的全新传感决议。除了一段商用聚酰亚胺覆层单模光纤外,不再需要复杂的吸湿材料涂层工艺或光纤微器件的细巧制造。与先前报谈的好多易碎微结构光纤相对湿度传感器不同,该传感用具有优异的机械强度,因为莫得对聚酰亚胺涂层光纤进行微加工。此外,聚酰亚胺涂层光纤具有耐高温的特色,可被粗俗用于恶劣环境传感。该决议提倡的同期测量本事是基于聚酰亚胺覆层光纤中FBS机制引起的共振光谱峰的频移和线宽变化对相对湿度和温度的不同响应来扫尾的。光纤中光声互相作用初始的FBS会产生横向或周向传播的横向声波,该声波在二氧化硅-聚酰亚胺规模处发生反弹。因此,反应规模条款的反射声波特色可用于量化环境参数变化。所提倡的传感决议的相对湿度测量的基快活趣是,聚酰亚胺纤维的吸湿涂层在相对湿度变化的情况下阅历一个可逆的吸水或解吸经由,从而导致聚酰亚胺层的声学性能变化。通过光纤硅芯和包层区域中的FBS激勉的径向或扭转声波将在硅石-聚酰亚胺规模处反弹,其声波特色同期发生改变。因此,在光纤的FBS光谱中不错不雅察到诸如线宽变化和共振峰的中心频率偏移等光谱变化。温度变化也会导致FBS光谱在频率位移和共振峰线宽方面发生光谱变化,但聪慧度与相对湿度的测量为止不同。施行动止标明,该传感器粗野扫尾高聪慧度相对湿度测量,相对湿度联系的中心频移和线宽变化整个分别为6.32kHz/%RH和2.56kHz/%RH。在同步传感查验中,相对湿度和温度分别以1.651%RH和0.279oC的小表率偏差告成永诀。因此,所提倡的传感决议被证明是一种优异的相对湿度和温度传感本事,粗野通过同期测量步调有用舍弃两个参数之间的不利串扰效应。该传感器被以为是一种可靠、耐用、浅薄、实用的同期测量相对湿度和温度的装配,具有潜在的实用商用价值。

上述盘考得到山东省当然科学基金、山东省要点研发磋商(首要科技转换工程)以及山东大学皆鲁后生学者磋商等情势资助清野 裸舞。





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