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光纤传感半月谈（15）: 热度 6 zhwt 2013-7-23 09:18; 最近两周读到的光纤传感器方面的文章。几篇强度调制的光纤传感器：新加坡的 Ge, Y. 等报道了强度调制的双轴光纤加速度传感器（ Ge, Y., et al. (2013). "Development of a low-cost bi-axialintensity-based optical fibre accelerometer for wind turbine blades." Sensors and Actuators a-Physical 197:126-135. ），其原理比较简单（图 1 ），但是作者的分析比较深入。图 1 强度调制的光纤加速度传感器瑞典的 Jason, J. 等人报道了光纤位置传感器（ Jason, J., et al.(2013). "Robustness analysis of an intensity modulated fiber-opticposition sensor with an image sensor readout system." APPLIED OPTICS 52(16): 3876-3883. ），如图 2 。该传感器的原理同样很简单，但作者对系统特性的分析却很深入，这一点值得我们学习。图 2 光纤位置传感器印度的 Patil, S. S. 等人报道了采用强度调制型传感器监测蓄电池的充电状态（ Patil, S. S., et al. "Analysis of refractometric fiber opticstate-of-charge (SOC) monitoring sensor for lead acid battery." Optik - International Journal for Light andElectron Optics . ），其原理是充电时会改变介质折射率，从而改变探测光强（图 3 ）。图 3 监测铅蓄电池充电状态的光纤传感器韩国的 So-Yeon Cho 等报道了采用渗透性膜片进行压力和气体传感（ Cho, S. Y., et al. (2013). "Rugate-structured free-standing poroussilicon-based fiber-optic sensor for the simultaneous detection of pressure andorganic gases." Sensors andActuators B-Chemical 183: 428-433. ），如图 4 。膜首先是一种弹性元件，因此可以作为压力传感器的反射面，同时由于具有渗透性，也可作为气体传感器（气体渗人后改变反射光特性）。图 4 基于渗透膜的压力传感器几篇 FP 传感器：墨西哥的 Jauregui-Vazquez 等人报道了光纤 FP 腔的制作方法（ Jauregui-Vazquez,D., et al. (2013). "An All Fiber Intrinsic Fabry-Perot InterferometerBased on an Air-Microcavity." Sensors 13(5): 6355-6364. ）。该传感器采用 SMF 和空心 PCF 熔接而成（图 5 ）。作者给出了比较详细的制作工艺以及潜在的应用前景。图 5 采用 SMF 与 PCF 熔接形成空气 FP 腔台湾的 Cheng-Ling Lee 等人报道了用金膜形成在线 FP 传感器用于温度传感（ Lee, C. L., et al.(2013). Microcavity fiber Fabry-Perot interferometer with embedded golden thinfilm for high temperature measurement. IeeeInternational Symposium on Next-Generation Electronics 2013 , New York,Ieee. ），如图 6 ，其结构与早些发表的折射率传感器（ Lee, C. L., et al.(2013). "Microcavity Fiber Fabry-PerotInterferometer With an EmbeddedGolden Thin Film." IEEE PhotonicsTechnology Letters 25(9): 833-836. ，在半月谈 12 期中提到过）类似。图 6 光纤镀金膜形成 FP 传感器国防科大的 Lin, H. 等报道了 FP 传感器时分复用系统中多次反射造成的串扰影响（ Lin, H., et al. (2013). "Multiple Reflections Induced Crosstalk inInline TDM Fiber Fabry-Perot Sensor System Utilizing Phase Generated CarrierScheme." Lightwave Technology,Journal of 31(16): 2951-2958. ）。加拿大的 Kung, P. 等报道了采用低反的 FBG 形成 FP 腔用于变压器局放监测（ Kung, P., et al.(2013). Adapting the FBG cavity sensor structure to monitor and diagnose PD inlarge power transformer. Electrical Insulation Conference (EIC), 2013 IEEE. ）。几篇分布式的文章：瑞士的 Marcelo A. Soto 报道了通过改进编码技术提高 BOTDA 传感器性能的方法（ Soto, M. A., et al.(2013). "Bipolar optical pulse coding for performance enhancement in BOTDAsensors." Opt. Express 21(14):16390-16397. ）。西班牙的 Javier Urricelqui 等报道了通过 phase-modulatedprobe wave 和 RF 解调对 BOTDA 系统的改进（ Urricelqui, J., etal. (2013). "BOTDA measurements tolerant to non-local effects by using aphase-modulated probe wave and RF demodulation." Opt. Express 21(14): 17186-17194. ）。南京大学的 Feng Wang 等报道了基于 BOTDR 和 POTDR 的分布式应变和振动传感器（ Wang, F., et al.(2013). "Distributed fiber strain and vibration sensor based on Brillouinoptical time-domain reflectometry and polarization optical time-domain reflectometry." Opt. Lett. 38(14): 2437-2439. ），系统图如图 7 所示。图 7 基于 BOTDR 和 POTDR 的分布式应变和振动传感器意大利的 Aldo Minardo 等人报道了采用 BOTDA 监测铁路列车运行的实例（ Minardo, A., et al.(2013). "Real-time monitoring of railway traffic using slope-assistedBrillouin distributed sensors." APPLIEDOPTICS 52(16): 3770-3776. ），图 8 为光缆的布设情况，图 9 为一列列车经过时引起的应变情况。图 8 光缆在钢轨上的布设图 9 列车经过时引起的应变其他方面：英国的 Scott, R. H. 报道了采用光纤传感器对桥梁应变监测的实例（ Scott, R. H., et al. (2013). "Commissioning and Evaluation of aFiber-Optic Sensor System for Bridge Monitoring." IEEE SENSORS JOURNAL 13(7): 2555-2562. ），图 10 为光纤传感器的布设，图 11 为监测到列车经过时的应变。图 10 光纤传感器的布置（右下（ b ）图，原文似误）图 11 光纤传感器监测到的应变香港理工大学的 Chao Wang 等报道了一个非常有意思的试验，将 PCF 进行拉锥形成空气微腔，从而可以在传感领域应用（ Wang, C., et al. (2013). "Suspended core photonic microcells forsensing and device applications." OPTICSLETTERS 38(11): 1881-1883. ），如图 12 。文中报道的一个实例是在空气腔中的纤芯相当于悬臂梁从而形成一个加速度传感器。图 12 利用 PCF 形成空气腔武汉理工大学的 Yutang Dai 等报道了在光纤上刻微槽并涂覆磁致伸缩材料的磁场传感器（ Dai, Y., et al. (2013). "Magnetic field sensor based on fiber Bragggrating with a spiral microgroove ablated by femtosecond laser." Opt. Express 21(14): 17386-17391. ），如图 13 ，通过微槽灵敏度提高 5 倍左右。图 13 磁致伸缩材料涂覆并刻微槽的 FBG 磁场计武汉理工的 Yongxing Guo 等报道了金属涂覆的 FBG 加速度传感器（ Guo, Y., et al.(2013). "Welding-packaged accelerometer based on metal-coated FBG." chineseoptics letters 11(7): 70604-70606. ），金属涂覆后焊接质量块，灵敏度 1.7 pm/g ，自振频率 3.6 kHz 。图 14 金属涂覆的 FBG 加速度传感器日本的 Hiroshi Tsuda 报道了 FBG 的声发射（ AE ）传感器（ Tsuda, H., et al.(2013). "Development of fiber optic broadband vibration-detectionsystem." Synthesiology 6(1): 50-59. ）。光纤 SPR 传感器： Huang, Y., et al."Theoretical analysis of voltage-dependent fiber optic surface plasmonresonance sensor." Optics Communications. 基于 SPR 的 TNT 传感器： Cennamo, N., et al."SENSORS BASED ON SURFACE PLASMON RESONANCE IN A PLASTIC OPTICAL FIBER FORTHE DETECTION OF TRINITROTOLUENE." Sensors and Actuators B: Chemical. 光纤氧气传感器： Medina-Rodriguez,S., et al. (2013). "An open and low-cost optical-fiber measurement systemfor the optical detection of oxygen using a multifrequency phase-resolvedmethod." Sensors and Actuators B-Chemical 176: 1110-1120.; 11212 次阅读|6 个评论

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