等离子体光纤光栅超痕量汞离子传感器

为实现特异性、超痕量、原位的重金属汞离子检测,提出一种基于适配体和磁性纳米粒子增强倾斜光纤布拉格光栅-表面等离激元共振（TFBG-SPR）汞离子传感器。首先,在倾斜光纤布拉格光栅包层区域溅射厚度合适的金膜以激发表面等离激元共振,在探针末端镀金从而形成反射式传感结构。然后,采用具有胸腺嘧啶（T）碱基失配的适配体修饰TFBG-SPR栅区,进行特异性汞离子识别。最后,选择链霉亲和素包被的磁性纳米粒子作为信号放大标签,以提高离子检测性能。汞离子与T碱基作用激活适配体序列,连接磁性纳米粒子,传感器表面折射率发生变化,TFBG-SPR包层模式的振幅产生响应。结果表明：采用差分幅度解调,传感器对汞离子的检测极限为0.5 pmol/L,检测范围为1 pmol/L～10μmol/L,所提传感器具备良好的特异性以及再生性,同时通过测量临床样品的回收率,可以证实其在即时、快速检测领域中的应用前景。     

基于DSP的光纤光栅应变传感器信号检测实验研究

针对光纤光栅应变传感器接收信号弱且信噪比低这一问题,提出了应用DSP技术来抑制噪声,提高Bragg峰值波长检测精度的方法.实验结果表明所设计的498阶Kaiser窗低通FIR数字滤波器能够显著提高光纤光栅应变传感器的信号检测精度.采用DSP技术可以较好地解决光纤光栅传感器的波长解调这一技术难题.     

用光波导光模光谱技术研究DNA-DNA结合蛋白相互作用

探讨了应用光波导光模光谱(Optical waveguide lightmode spectroscopy,OWLS)技术研究DNA-DNA结合蛋白相互作用的可行性和灵敏性。以固定在传感器芯片表面的DNA探针为捕捉分子,溶液中同时含有探针结合序列和NF—κB结合位点序列的寡核苷酸与NF-κB亚单位p50同源二聚体形成的DNA-蛋白质复合物为检测分子,用光波导光模光谱检测技术建立非标记DNA-DNA结合蛋白相互作用检测研究体系。利用这一体系对不同样品中NF-κB p50浓度和具不同NF-κB结合位点序列的寡核苷酸与NF-κB p50亲合和力进行检测。样品中低至0．33 nmol/1的NF-κB p50被光波导光模光谱检测出,不同的NF-κB结合序列与NF-κB p50亲合力有显著的差异。研究发现,光波导光模光谱技术可以用于DNA-DNA结合蛋白相互作用研究,所建立的非标记检测研究体系可以进行样品中结合蛋白含量高灵敏检测和核酸序列与结合蛋白的亲合力的检测研究。     

光纤微机电系统法布里-珀罗压力传感器的波分复用

提出了一种用阵列波导光栅复用光纤微机电系统法布里-珀罗压力传感器的方法,实现了法布里-珀罗压力传感器的准分布式测量。传感器基于法布里-珀罗腔干涉的原理,采用微机电系统技术加工制作,用双波长方法解调干涉信号,利用传感器对两个不同波长光的反射率的比值与压力的单值关系确定所施加压力的大小,用阵列波导光栅实现传感器复用。理论分析与实验验证了传感器解调和复用的基本原理。实验结果表明:在压力的线性测量范围(0~1.5 MPa)内,系统的灵敏度(相对反射率比值/压力)可达到0.02026 MPa-1,测量结果具有较好的线形性,相对反射率比值的标准偏差小于3×10-4。该系统可以补偿传感器光网中和波长无关的变动引起的误差,具有好的线性、灵敏度和精度,复用能力强且复用传感器间无串扰。     

弯曲增敏型光纤曲率传感器机理的研究

近年国外出现一种直接检测弯曲的低成本光纤曲率传感器,采用弯曲增敏技术提高光纤对弯曲的灵敏度。这种传感器的线性范围宽,能区分正向弯曲和负向弯曲,在测量较大弯曲变形的场合更具优势;并且适合埋入结构内部检测,通过转换还可测量轴向应变。然而其传感机理方面的研究仍处于探索阶段。通过分析光辐射度余弦定律理论、回音壁光线理论、沟槽角度理论等国内外对该传感器机理的研究成果,并基于平面波导的光散射损耗理论,提出了光纤曲率传感器的机理。指出弯曲引起光纤敏感区表面散射损耗的改变是导致光传输损耗改变的原因;推导出损耗与光纤弯曲半径、表面特性、光纤结构参量关系的数学模型,并通过实验验证了模型的有效性。     

基于视觉测量的飞行器舵面角位移传感器标定

提出一种基于计算机单目视觉的飞行器副翼、襟翼、方向舵和升降舵角位移传感器的非接触标定方法.用共面的两个特征圆组成一标定靶固定在飞行器舵面上,用一台定焦数码摄像机对标定靶拍照,获得特征圆数字图像.经图像分析确定特征圆圆心及直径在像面上的透视投影位置和长度,根据透视投影逆变换原理建立物和像空间坐标关系的解算模型,进而导出靶面平面方程.飞行器舵面角位移则由标定靶面的法线方向余弦来表示.仿真结果表明,该方法具有标定过程快速、简单和准确的特点.不需事先标定摄像机内外部参量,其标定准确度优于0.2°.     

互相关法在光纤液滴指纹图分析中的应用

为了实现光纤液滴指纹图的实时分析,引进了互相关分析法.在对乙醇溶液测量的过程中,将50％浓度的乙醇溶液对应的光纤液滴指纹图作为参考指纹图,然后将测得的光纤液滴指纹图与参考指纹图进行互相关,得到光纤液滴指纹图的相关曲线,从中提取与液体参量有关的各种信息.利用互相关分析法对各种浓度的乙醇溶液进行了处理,得出了相关峰高度与浓度的单调关系,验证了互相关法的可行性.     

Surface Plasmon Resonance and Raman Scattering Activity of the Au/AgxO/Ag Multilayer Film

The nanostructured Au/AgxO/Ag sandwich multilayer films on quartz substrates are prepared by the magnetron sputtering method. The morphology, plasmon resonance and surface enhanced Raman scattering （SERS） activi- ties of the multilayer films are studied. The resonant absorption wavelength of localized surface plasmon is tuned in a wide range from 618nm to 993nm by controlling the density of nanoparticles of Au and Ag. The SERS activity of the Au/AgxO/Ag multilayer films are enhanced over -10 times compared with those of bare Ag and bare Au films. These properties may find a potential application in biosensor and bioimaging.     

Switching Behavior Induced by Electric and Magnetic Fields in （La0.73Bi0.27）0.67Ca0.33MnO3

Both electric and magnetic field-induced switching behaviors between a high resistive state and a low resistive one are observed in （La0.73Bi0.27）0.67Ca0.33MnO3. The effects of magnetoresistance a.nd electric-resistance suggest that the applied electric field and magnetic field greatly tune the percolative paths in the phase-separated system. According to the experimental results, the switching behaviors may come from the coexistence of the charge ordering state, and localized and freedom ferromagnetic states, in which the external field destroys partially the localized ferromagnetic states and charge ordering leads to the ferromagnetic state growth, which causes a switch between a high resistive state and low resistive one. This makes the doped manganite a good system for both electric and magnetic field sensor materials.     

隧道二次衬砌监测的非线性回归分析研究

隧道二次衬砌性能劣化是影响隧道健康运营的主要病害,利用光纤通信技术对二次衬砌进行结构安全性分析,是保证隧道工程健康运营的重要手段。以埋入式光纤Bragg光栅应变传感器对田心隧道二次衬砌监测的实际数据为依据,选择最佳的典型函数模型对隧道的监测数据进行非线性回归分析,得出能够反映应变发展变化趋势的回归曲线,预测支护结构(监测点)的应变趋势,判断支护效果,对隧道支护结构当前的和最终的稳定性进行分析,从而实现对隧道结构部的稳定性判断。