微球增强PDMS集成在FBG小尺寸传感器中,以提高温度灵敏度

科学领域:

• 光学工程是指光学工程.
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 传感器技术 传感器技术

背景情况:

• 传统的纤维布拉格格 (FBGs) 在某些应用中具有热灵敏度的限制.
• 改善从周围介质到FBG的变压传输对于增强的温度传感至关重要.
• 现有的提高FBG热敏度的方法往往涉及到传感器尺寸或复杂性的权衡.

研究的目的:

• 开发一种基于一个带有集成微球的光纤的高灵敏度新型温度传感器.
• 为了研究逐渐缩小纤维腰径对传感器性能的影响.
• 分析PDMS与光纤之间的应变传递机制,以增强热响应.

主要方法:

• 一个纤维布拉格格的制造在一个收的光纤结束在一个微球.
• 将结构嵌入到PDMS填充的状毛细血管中.
• 在温度范围 (20°C90°C) 中对传感器响应进行实验分析,腰间直径变化 (60微米至20微米).
• 使用有限元素分析 (FEA) 模拟进行验证,以关联应变和灵敏度.

主要成果:

• 达到221.2 pm °C-1的最大波长温度灵敏度,腰径为20微米,比裸体FBG增加了22倍.
• 由于微球增强PDMS引力,证明了改善的应变转移.
• FEA模拟证实了PDMS增加的轴应变和增强的灵敏度之间的相关性.
• 与传统方法相比,传感器设计在尺寸和灵敏度上都显示出更好的性能.

结论:

• 新型微球集成的形FBG传感器提供显著增强的温度灵敏度.
• 该设计有效地利用了改进的应变传递机制,以获得卓越的传感性能.
• 这种方法为温度监测应用提供了一个有前途的,紧的,高度敏感的解决方案.