嵌入式核心光纤的温度和盐度传感特性基于表面等离子体共振
Youzhi Chen1, Minghua Ma2, Fengjun Tian1
1Key Lab of In-Fiber Integrated Optics of Ministry of Education, and College of Physics and Opto-Electronic Engineering, Harbin Engineering University, Harbin, 150001, China.
Heliyon
|November 15, 2023
概括
使用表面等离子体共振 (SPR) 的新型嵌入式核心纤维传感器可以同时测量海水的盐度和温度. 这种高灵敏度传感器为实时环境监测提供了简单的结构和更高的效率.
科学领域:
- 光电学是指光电子产品.
- 化学传感器 化学传感器
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 准确的实时监测海水的盐度和温度对于海洋学研究和气候研究至关重要.
- 测量这些参数的传统方法可能是复杂的,耗时的,并且可能遭受交叉干扰.
- 开发高效的,同时的两参传感技术对于推进海洋环境监测至关重要.
研究的目的:
- 开发和演示一个嵌入式核心纤维传感器,能够同时测量海水的盐度和温度.
- 根据表面等离子体共振 (SPR) 原理,调查传感器的性能.
- 评估传感器的灵敏度,效率和在海洋环境中实际应用的潜力.
主要方法:
- 一个嵌入式核心纤维传感器的制造,其中有一个空洞的外,填充了一个温度敏感的聚二甲基酸 (PDMS) 层.
- 在光纤外上沉积金 (Au) 和金属层,以刺激SPR效应.
- 使用COMSOL多物理有限元素模拟来建模海水的折射率变化与盐度和温度.
- 对传感器同时测量盐度和温度的能力进行实验验证.
主要成果:
- 开发的光纤传感器成功地根据SPR原理同时测量盐度和温度.
- 传感器具有很高的灵敏度,盐度的计算值为0.193nm/%,温度为0.397nm/°C.
- 模拟证实了海水折射率与盐度和温度的变化,支持传感器的操作机制.
结论:
- 嵌入式核心光纤传感器为高效,同时和实时测量海水盐度和温度提供了一个有前途的解决方案.
- 传感器的简单结构,低成本和高灵敏度使其适用于各种海洋监控应用.
- 这项技术避免了参数交叉通话,与单参数传感器相比,大大提高了测量效率.
