FBG传感技术在工程结构监测中的应用研究

简要介绍了FBG传感器的工作原理,对FBG传感器在桥梁、铁路及隧道等工程结构监测中的应用做了重点阐述,同时对FBG传感器的应用前景及限制其应用的主要障碍进行了分析,并针对应用中存在的问题提出了新的具体研究方向。     

四电极含芯压电纤维简谐振动传感特性研究

受到水黾等动物能感知身体振动的毛发感受器的启发,设计了一种能感知外部振动的仿生纤维振动传感器。采用模具干压成型法制备了含铂金芯的压电陶瓷纤维胚体,经过高温烧结、涂镀表面电极、极化后,制成表面四电极含金属芯压电纤维(MMPF)振动传感器。并建立了悬臂梁结构,2对表面电极用作传感电极的传感器理论模型。把纤维固定在基体上,验证传感器对基体结构受到简谐激励的传感性能。结果表明,MMPF能够感知基体结构受到简谐激励的频率、幅值和方向。这种具有感知幅值和方向的仿生纤维振动传感器将有广泛的应用前景。     

一维纳米SnO_2传感器对变压器油中气体的检测

为准确在线监测电力变压器油中溶解气体,预测其潜伏性故障,通过水热法合成了多种一维纳米SnO2材料,并以其作为气敏材料制作了旁热式气体传感器,研究了其对变压器油中析出气体乙炔的气敏性能。结果显示,各元件表现出不同的气敏性能,其中花状纳米SnO2对乙炔气体的敏感性能最优,在360℃的工作温度下,其对体积分数为1×10–4的乙炔的灵敏度达到38,响应和恢复时间分别为15 s和28 s。     

基于周期压力单模光纤长周期光栅的折射率传感特性研究

利用交替放置的两个相同周期性刻槽板,对放置于套管中的单模裸纤和待测媒质施力,形成了具有复合光波导结构的长周期光纤光栅(LPFG)。实验研究了不同折射率待测媒质对LPFG传输谱的影响。结果表明:复合波导光栅的光谱呈现双谐振峰现象,且中心谐振波长随待测媒质折射率增大向短波长方向移动;包层模阶次越高,其中心谐振波长移动量越大。当折射率从1.33变化到1.43时,LP14包层模的中心谐振波长变化了7.2nm,所对应的传感器折射率灵敏度约为2.78×10-4 RIU。     

一种用于图书档案库的小波加权式声表面波温度传感器的关键问题研究

本文提出把声表面波温度传感器用于图书档案库的温度控制系统中.当图书档案库中温度变化时,该温度传感器的输出频率与温度成线性关系,从而达到测量温度的目的.同时还提出将输入换能器变迹加权函数、换能器的指条数对声表面波功率的影响作为两个关键问题进行了研究,并且解决了这两个关键问题.在声表面波温度传感器的研究中,用小波函数对输入换能器进行变迹加权,导致于抑制了该温度传感器频率特性曲线的旁瓣.换能器的指条数越多,产生的体声波越弱(即换能器的指条数越多,产生的声表面波越强).只要换能器的指条数大于40条时,产生的体声波可以忽略,而产生的声表面波是很强的.并且对该温度传感器的设计、制作及实验进行了详细研究.     

Two-dimensional numerical computation of the structure-dependent spectral response in a 4H-SiC metal-semiconductor-metal ultraviolet photodetector with consideration of reflection and absorption on contact electrodes

A two-dimensional model of a 4H-SiC metal-semiconductor-metal(MSM) ultraviolet photodetector has been established using a self-consistent numerical calculation method.The structure-dependent spectral response of a 4H-SiC MSM detector is calculated by solving Poisson’s equation,the current continuity equation and the current density equation.The calculated results are verified with experimental data.With consideration of the reflection and absorption on the metal contacts,a detailed study involving various electrode heights(H),spacings (S) and widths(W) reveals conclusive results in device design.The mechanisms responsible for variations of responsivity with those parameters are analyzed.The findings show that responsivity is inversely proportional to electrode height and is enhanced with an increase of electrode spacing and width.In addition,the ultraviolet (UV)-to-visible rejection ratio is > 103.By optimizing the device structure at 10 V bias,a responsivity as high as 180.056 mA/W,a comparable quantum efficiency of 77.93%and a maximum UV-to-visible rejection ratio of 1875 are achieved with a detector size of H = 50 nm,S =9μm and W = 3μm.