光纤传感本事商议团队在Sensors and Actuators B: Chemical期刊(中科院一区Top校园春色 亚洲色图, IF:7.460)发表基于光纤中前向布里渊散射机制的传感应用商议恶果
近日,激光与红外系统集成本事培育部重心实践室光纤传感本事商议团队在基于光纤中前向布里渊散射机制的传感应用商议方面获得新发扬,相关商议恶果以“Simultaneous measurement of relative humidity and temperature based on forward Brillouin scattering in polyimide-overlaid fiber”为题发表在国听说感范围驰名期刊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培育部重心实践室徐演平讲解为该论文的第一作家,信息科学与工程学院刘兆军讲解为该论文的通信作家。
在相对湿度传感范围中,由于相对湿度与环境温度有很强的关联性,同期测量和差异相对湿度和温度这两个参量至关要害,尤其在工业、食物性量、健康管制、东谈主体舒畅性等好多应用范围中,环境温度对相对湿度的准确测量有可贵要影响。在本体应用中,基于不同本事旨趣的相对湿度传感系统中,由其他成分引起的串扰效应(大无数情况下为环境温度)会不行幸免地影响和缩小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智谋度的同期,建树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伏击。基于光纤传感本事的贬责决策因光纤的专有上风而受到日常的热心和商议,如尺寸小、响应快、智谋度高、耐腐蚀、分量轻、抗电磁侵犯和而已操作智力等。面前,大无数来源进的光纤相对湿度传感器很少基于全硅光纤建树,这是因为其中的主要构成材料二氧化硅不是一种显贵吸湿的物资。为了晋升对周围湿度变化的敏锐性,需要在光纤传感器的要道传感元件上添加稀零的吸湿材料。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、纳浮浅膜和琼脂糖等。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插手仪的湿度传感器,但这些器件要么具有较低的湿度智谋度,要么无法兑现湿度与温度的差异检测,还有的资本较高,制备经由复杂,况且物理强度弱,在较恶劣环境下的经久度低等谬误。
在这项职责中,咱们提倡并论证了一种诓骗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策。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精致制造。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质,可被日常用于恶劣环境传感。该决策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兑现的。光纤中光声相互作用初始的FBS会产生横向或周向传播的横向声波,该声波在二氧化硅-聚酰亚胺范围处发生反弹。因此,反应范围条目的反射声波特质可用于量化环境参数变化。所提倡的传感决策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经验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激励的径向或扭转声波将在硅石-聚酰亚胺范围处反弹,其声波特质同期发生编削。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,但智谋度与相对湿度的测量收敛不同。实践收敛标明,该传感器概况兑现高智谋度相对湿度测量,相对湿度相关的中心频移和线宽变化所有分别为6.32kHz/%RH和2.56kHz/%RH。在同步传感进修中,相对湿度和温度分别以1.651%RH和0.279oC的小范例偏差到手差异。因此,所提倡的传感决策被阐发是一种优异的相对湿度和温度传感本事,概况通过同期测量次序有用摈斥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安装,具有潜在的实用商用价值。
巨乳动画上述商议得到山东省当然科学基金、山东省重心研发有缱绻(要紧科技革命工程)以及山东大学王人鲁后生学者有缱绻等边幅资助校园春色 亚洲色图。