基于光子晶体光纤交叉敏感分离的磁场温度传感研究

提出了一种基于定向耦合效应和表面等离子共振效应的交叉敏感分离的磁场温度传感结构.在光子晶体光纤的一个特定空气孔中填充磁流体,利用磁流体的磁光效应和定向耦合效应形成磁场传感通道;在垂直方向的另一空气孔的内壁镀金纳米薄膜并填充甲苯液体,利用甲苯的温敏效应和表面等离子共振效应形成温度传感通道.对应输出谱出现两个损耗峰,测量损耗峰位置可以间接测出磁场强度和温度变化.通过理论计算()和结构优化,在90—270 Oe1 Oe=10~3/(4π) A/m范围内,磁场强度的灵敏度最高可达1.16 nm/Oe;在25—60?C范围内,温度的灵敏度可达-9.07 nm/?C.虽然填充的两种液体的折射率都受环境温度的影响,但通过建立灵敏度系数矩阵,可以消除磁场强度与温度的交叉敏感,实现磁场温度双参量的高灵敏度检测.     

光纤Bragg光栅应变、温度交叉敏感问题的研究

解决应变和温度的交叉敏感,实现应变和温度同时测量一直是光纤光栅传感器研究的关键问题。从应变和温度交叉敏感的物理机制出发,较为全面地介绍了几种主要解决方案：双波长矩阵法、2个包层直径不同的FBG法、啁啾光栅法等。并且基于双波长矩阵法,提出了一种基于管式弹性应变敏感元件的光纤光栅传感器结构,很好地实现了温度150℃,压力20MPa的同时区分测量,其温度灵敏度为0.02nm/℃。解决了温度和应变同时区分测量这一技术难题。     

光纤光栅传感器交叉敏感问题研究

交叉敏感问题是光纤光栅传感器在实际应用中需面对的一个关键问题。从光纤Bragg光栅的传感理论出发，分析了光纤光栅在同时测量应变和温度时引起交叉敏感的物理机理，建立了带有温度-应变交叉灵敏度系数的光纤Bragg光栅反射波长方程。利用双波长矩阵算法针对上述建立的光纤光栅方程进行了误差分析，获取了在交叉敏感情况下温度和应变的相对误差曲线图。结合相对误差表达式和曲线图分析讨论了交叉敏感对测量带来的影响。结果表明在温度和应力测量中随着测量温度或者应变变化量的增大，忽略交叉敏感项而带来的测量误差越来越明显。     

Fiber optic Fabry-Perot pressure sensor with low sensitivity to temperature changes for downhole application

Pressure and temperature are two important parameters in reservoir engineering. The fiber optic sensors can be used for permanent downhole monitoring. In this paper, we propose an extrinsic fiber Fabry-Perot interferometer (EFPI) sensor for pressure measurement with low sensitivity variation. The pressure sensitivity of EFPI sensor and of the fiber Bragg grating (FBG) sensors have been measured. The experimental pressure sensitivity for EFPI and FBG sensors are measured to be 2.75 × 10⁻⁸ 1/kPa and 1.52 × 10⁻⁸ 1/kPa, respectively. The temperature cross-sensitivity problem of the EFPI sensor has been solved by a new technique. The temperature sensitivity of EFPI sensor has been decreased to 1.2 × 10⁻⁶/°C, while the temperature sensitivity of non-compensated EFPI sensor has been measured to be 16.4 × 10⁻⁶/°C. The results show that the EFPI sensor has a higher pressure sensitivity and good capability to decrease temperature sensitivity in comparison to FBG sensor.     

Large-range liquid level sensor based on an optical fibre extrinsic Fabry–Perot interferometer

We propose an efficient approach to develop large-range liquid level sensors based on an extrinsic Fabry–Perot optical fibre interferometer with an all fused-silica structure and CO₂ laser heating fusion bonding technology. The sensor exhibits signatures of a high sensitivity of 5.3 nm/kPa (36.6 nm/psi), a resolution of 6.8 Pa (9.9×10⁻⁴ psi) and an extreme low temperature dependence of 0.013 nm/°C. As a result, a high resolution of the water level measurement of approximately 0.7 mm on the length scale of 5 m and small errors of the water pressure measurement induced by the temperature dependence within 0.0025 kPa/°C (0.00036 psi/°C, water level 0.25 mm/°C) are achieved, thus providing useful applications for the detection of the large-range liquid level in harsh environments.     

一种新颖的温度补偿光纤光栅应力传感测量技术

分析了光纤Bragg光栅的应变响应原理,通过实验观察光纤光栅粘贴在厚度不均的悬臂梁上产生的双峰响应,证明悬臂梁结构的不均匀会使整个光纤光栅受到不同的应力而产生两个反射峰,并且两个反射峰之间的距离随着应力的增加呈线性变化。实验中,当载荷为200g时,两个反射峰之间距离达到0.16nm,而温度变化不会引起两个反射峰之间的变化。利用这种结构的封装,可以克服光纤光栅对温度和应力交叉敏感的问题,消除温度变化引起的应力测量误差,实现一个光纤光栅对应力单参量的测量。     

人工智能味觉系统：概念、结构与方法

本文将传统的味觉传感器、人工味觉、电子舌等研究统一纳入人工智能味觉的框架中，提出了人工智能味觉的概念、结构及方法学问题。在传统分析科学中，非特异性感应是一个极力避免的现象，而交互感应传感器阵列则是将其作为基本出发点，设计构建成一个优化的组合，使得人工智能化学感受在技术上得以实现，交互感应理论和技术也因此成为其核心概念。作为一种仿生感觉技术，人工智能味觉系统是由交互感应电极及阵列、自学习专家数据库和智能模式识别三部分构成；电位法和伏安法是两类主要的传感方法；传感器材料包括贵金属及稀土金属、类脂/聚合物、硫属玻璃、导电聚合物以及其它如碳糊、酞菁、普鲁士蓝等；主成分分析和人工神经网络是智能识别过程中主要的模式识别工具。导电聚合物修饰电化学传感器和多技术联用分析方法目前已成为人工智能味觉系统研究的两个重要发展方向。