论文部分内容阅读
光纤光栅作为一种新型的光纤器件,在传感器应用中有着特别重要的意义和作用。目前,在物理检测应用方面,光纤光栅传感器已经有成熟的研究成果,例如光纤光栅应变传感器、温度传感器、位移传感器和加速度传感器等已经得到了工业化的发展和应用。然而,在环保、气象等涉及化学参量检测领域的应用中,光纤光栅传感器仍然处于探索阶段,相关的研究也成为当今光纤光栅的研究热点。本文针对化学参量pH值的检测需求,结合光纤光栅传感技术的优势,通过理论分析和实验设计研究了光纤Bragg光栅pH值传感器及其增敏技术。首先,论述了光纤Bragg光栅pH值传感器的原理及相关的增敏封装原理。然后,从水凝胶的配制、光纤Bragg光栅的刻写、传感器封装的制作以及传感器的测试等几个方面对光纤Bragg光栅pH值传感器的实验研究进行详细的介绍。最后,详细分析了光纤Bragg光栅pH值传感器的增敏技术,并研制出了经过增敏和优化的光纤Bragg光栅pH值传感器。本文通过理论分析和实验研究,得出了提高光纤Bragg光栅pH值传感器灵敏度的关键方法——圆周对称地增加凝胶层的厚度。提出了使凝胶层在厚度增加时也能够保持圆周对称效果的多层水凝胶包覆结构,并研究了“边涂覆边固化”的实验工艺来完成基于多层水凝胶包覆的增敏封装。研制出了pH值测量范围为6~12,灵敏度为52pm/pH,凝胶层增敏封装厚度为580μm的光纤Bragg光栅pH值传感器。为光纤Bragg光栅pH值传感器在环保气象领域乃至其他领域的实用化和其他FBG凝胶传感器的增敏研究提供有益参考。