无增敏材料修饰的高灵敏度光纤湿度传感器

设计并制作了一种高灵敏度且制作简单的聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl Methacrylate,PMMA）微球与单模光纤复合的湿度传感器。该光纤湿度传感器由PMMA微球与单模光纤构成。由于在微球中形成了法布里-珀罗腔,当外界环境湿度升高时,PMMA微球吸收水分子体积膨胀,导致法布里-珀罗腔的腔长增长,使得传感器干涉光谱的波峰（谷）发生红移,从而实现湿度传感。对所制作传感器的湿度响应、稳定性和重复性等进行了实验研究,实验结果表明：在30%～80%湿度范围内,该湿度传感器的灵敏度达173.36 pm/%RH,波长漂移随相对湿度变化呈良好的线性关系,其线性度达0.992 26,且具有良好的稳定性和重复性。该PMMA微球与单模光纤复合的湿度传感器具有灵敏度高、结构简单、无需镀膜且易于制作的优点。     

相对湿度对类金刚石薄膜摩擦磨损性能的影响

利用等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅表面制备了含氢类金刚石薄膜,在球-盘摩擦磨损试验机上考察了相对湿度对薄膜摩擦磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪观察和分析其磨损表面形貌和化学状态的变化情况.结果表明,随着相对湿度增加,DLC薄膜的摩擦系数和磨损率增加.这主要是由于薄膜表面氧化作用所致.     

PM2.5质量浓度廓线的激光雷达反演研究

针对PM2.5质量浓度在空间不同高度上的分布测量较难这一问题,采用激光雷达和大气透射仪以及粒径谱仪进行联合探测,反演PM2.5质量浓度廓线.考虑相对湿度等因素的影响,通过大气透射仪和粒径谱仪建立地面PM2.5质量浓度与大气透过率之间的函数关系.以大气透射仪所测地面大气透过率值为基准,修正激光雷达大气透过率在高空的边界值,结合Fernald后向积分法反演出大气透过率的垂直分布.依据建立的函数关系和大气透过率垂直分布,得到PM2.5质量浓度廓线,并采用HYSPLIT后向轨迹分析不同高度层气溶胶的输送和动态变化.通过激光雷达、大气透射仪和粒径谱仪的联合探测实验,结果表明:经大气透射仪修正后,大气透过率垂直分布精度得到了提高,PM2.5质量浓度廓线很好的反映了气溶胶垂直分布的微物理变化特征.     

共聚焦拉曼光谱研究过饱和硝酸铵液滴中NH4+, NO3- 和H2O之间的相互作用

将硝酸铵液滴沉积在石英基底上,通过降低该液滴周围环境的相对湿度,测定了该液滴由低浓度直至过饱和状态下高信噪比的拉曼光谱.其中,相对湿度的变化可以精确控制液滴浓度的改变.在相对湿度(RH)由72.1%降低至37.9%的过程中,硝酸铵液滴v1-NO-3峰位保持在1048cm-1,半峰宽为10cm-1.该现象表明NO-3周围的水分子被NH4+取代后不会对v1-NO-3造成影响,说明水分子和NH4+所形成的氢键具有相同的强度.对2500-4000cm-1范围内的拉曼光谱进行成分分析,2890、3090、3140、3220、3402及3507cm-1分别被指认为NH+4伞状弯曲振动的泛频、NH+4伞状弯曲振动与摇摆振动的组合谱带、NH+4的对称伸缩振动、NH+4的反对称伸缩振动、水峰中强氢键成分和弱氢键成分.从拟合结果得出:强氢键在氢键结构中所占百分含量随液滴相对湿度的降低而减少,弱氢键所占百分含量随液滴相对湿度的降低而增加.该变化趋势是NO-3和NH+4之间复杂相互作用的结果.     

基于低温冷库的恒温室设计

针对一系列实验的需要,基于一座小型低温冷库,对制冷系统进行完善后增加了电加热器、加湿器、温湿度变送器等设备,运用电热平衡的方法实现恒温控制。测试结果表明:在-60℃～+40℃温度范围内,可以无级调节,波动范围不超过±0.5℃;最大相对湿度可达99%,控制精度在±5%以内。应用表明:此恒温室能较好的满足一般实验所需恒温恒湿的要求,其操作的方便性及实用性可以为以后的科研作出贡献。     

高时空分辨率研究海盐液滴快速风化过程

以高速摄像仪与显微拉曼光谱联用研究聚四氟(疏水)乙烯基底和石英(亲水)基底上的单个海水液滴的快速风化过程.海水液滴风化的形貌图像达到毫秒时间分辨率和微米空间分辨率.通入干氮气后海水液滴在石英基底上发生快速风化过程,首先析出Na2Ca5(SO4)6·3H2O和Na2xCa8-x(SO4)6·3H2O(0＜x＜1)晶体,然后析出NaCI晶体,最后析出KMgCl3·6H2O晶体.我们发现在快速降低湿度的过程中析出钙钠复盐,在缓慢降低湿度的过程中析出CaSO4·2H2O,并已经确定各种结晶产物的位置以及Na2Ca5(SO4)6·3H2O和CaSO4· 2H2O两种晶体的生长速率,并在聚四氟乙烯基底上观察到中空结构的海盐颗粒.     

物性型湿度传感器的物理性能及其应用

 在科学技术日益发达的今天,人类对自身的生活环境及工作环境要求越来越高。湿度的监测与控制在国民经济各个部门,在国防、科研及人民生活等许多领域有着非常广泛的应用。众所周知,湿度的测量具有一定的复杂性,而对湿度进行控制则更不易实现。这样,人们熟知的毛发湿度计、干湿球湿度计等已不能满足现代要求的实际需要,为此,人们研制了各种湿度传感器。其中物性型湿度传感器以其测量范围宽,响应速度快,测量精度高,稳定性好,体积小,重量轻,制造工艺简单等显示出极大的优越性,在实际中得到了广泛应用。本文仅就这一类型传感器的感湿原理及应用领域作简要介绍。     

光湿敏元件及特性

介绍硅衬底的半导体陶瓷材料钛酸镧锶（Sr1-xLaxTiO3）光湿敏元件的工作原理及结构,MIS结构元件的光湿敏特性参数和曲线。利用光湿敏元件研制成光湿敏传感器和测量仪,智能光湿敏测量仪具有软件湿度补偿、智能判断声光报警等特性。     

空气自呼吸式直接甲醇燃料电池的环境适应性研究

针对空气自呼吸式(Air breathing)直接甲醇燃料电池(Direct methanol fuel cell,DMFC)阴极直接暴露在空气中的特性,重点研究了不同空气环境条件下例如湿度、温度等因素对电池性能的影响.结果表明,DMFC对环境湿度的变化并不敏感,这是由于阳极侧甲醇溶液中水的渗透使得质子交换膜和阴极一直保持相对稳定的水含量.又从可视化方法发现,反应生成的水在阴极大部分以液态形式存在,靠重力的因素排出电池,这对阴极集流板的结构设计具有重要的指导作用.此外,环境温度对电池性能具有明显的作用.环境温度为40℃时,单电池的最大功率密度接近30 mW.cm-2,是10℃时电池功率密度的3倍.     

相对湿度对大气气溶胶消光系数的影响

消光系数是气溶胶颗粒物光学性质的关键参数之一。基于Mie散射理论和气溶胶颗粒粒径及折射率的湿度增长模型,本文详细研究了气溶胶吸湿性对其消光系数的影响。计算结果表明:当入射光波长为808nm、相对湿度在60%~95%之间增加时,因颗粒粒径的增长及折射率的减小,导致颗粒物消光系数曲线右移且其波动性更加明显;而对于同一球形颗粒,小粒径颗粒的消光系数随相对湿度的增加呈指数规律增大,较大粒径颗粒的则表现为波动减小趋势。此外,在不同入射光条件下,小颗粒消光系数与相对湿度之间的关系保持不变。本文的计算结果对气溶胶光学性质与大气环境质量的研究具有一定的参考价值。