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基于熊猫光纤中单根长周期光栅的多参数传感器，用于同时测量溶液折射率、温度和应变
摘要： 本工作提出了一种可同时测量周围折射率（SRI）、温度和应变的三参数传感器。该传感器基于采用电弧放电简易技术在保偏熊猫光纤中写入的单个长周期光栅（LPG）。通过监测三个不同包层模式对应的共振波长漂移实现测量，并针对输入光的两种偏振态（即与光纤慢轴和快轴对齐）获取共振峰集合。由于共振凹陷对SRI、温度和应变的灵敏度各异，且这些灵敏度的数值和符号随偏振切换而改变，从而实现了三参数传感。实验证明该传感器可同步测量1.33-1.40范围内的SRI、20-60°C的温度以及数百微应变的应变。该器件可应用于材料科学和结构健康监测领域。
关键词： 折射率传感器、温度传感器、光纤光栅传感器、应变传感器、多参数传感器、长周期光栅
更新于2025-11-28 14:24:03
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一种用于应变传感的双共振长周期光栅干涉结构
摘要： 研究了光纤环形镜内具有双共振特性的长周期光栅在拉伸应力作用下的光谱特性和振幅可调性。通过在光栅与环形结构中的部分保偏光纤之间插入偏振控制器，可实现共振峰和干涉峰的调谐。所展示传感器的最大灵敏度为1.1-4.4 mε量程内的1.943 dB/mε。相较于基于标准长周期光栅的传感器，这两种光学元件的组合能够测量更宽范围的应变。
关键词： 光纤环形镜、偏振控制器、保偏光纤、应变传感器、长周期光栅
更新于2025-09-23 15:23:52
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石墨纳米片复合材料中由原位裂纹与弹性效应驱动的鞘芯结构纤维应变传感器
摘要： 基于石墨纳米片（GNPs）等柔性可拉伸电子器件（如纳米复合材料设备）因其在医疗保健、机器人及机电技术领域的潜在应用而备受关注。然而，现有传感器普遍存在灵敏度低、响应迟缓、制备工艺复杂和重复性差等问题，严重制约了其工业应用。为提升GNPs基应变传感器的自发灵敏度、柔韧性和可穿戴性，本报告采用协同裂纹与弹性效应工程策略，在自主研发的鞘芯纤维（SCF）应变传感器中实现了应变30%时20的规范因子灵敏度及优异稳定性?？煽科骷墒笛橹っ?，该SCF应变传感器能有效检测人体关节运动，产生高达600%的电阻变化率ΔR/R0。此外，基于SCF应变传感器构建的电路级控制设备系统已成功实现机械手的实时控制，包括手势复制和钢琴演奏等功能。
关键词： 石墨纳米片（GNPs）、机器人机电一体化、鞘芯结构、应变传感器、裂纹与弹性效应
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于TCF-PCF-TCF结构新型马赫-曾德尔模式干涉仪的高灵敏度应变传感器
摘要： 我们通过将两段细芯光纤（TCF）与一段光子晶体光纤（PCF）熔接在两根单模光纤（SMF）之间，研制出一种基于新型光子晶体光纤干涉仪的高灵敏度应变传感器。该马赫-曾德尔干涉仪（MZI）在空气中展现出高达21分贝的优异条纹可见度。特别地，其测量范围达到4毫应变，应变灵敏度为-1.89皮米/微应变。研究发现该MZI的应变灵敏度对PCF长度具有弱依赖性：当PCF长度为25毫米、30毫米和35毫米时，在约1590纳米波长处测得的灵敏度分别为-1.83皮米/微应变、-1.85皮米/微应变和-1.77皮米/微应变。此外还研究了该传感器的温度特性。该传感器具有制备工艺简单、成本低廉、结构紧凑以及大应变测量范围等优势。
关键词： 应变传感器，马赫-曾德尔干涉仪（MZI），光子晶体光纤（PCF），细芯光纤（TCF）
更新于2025-09-23 15:23:52
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通过聚合物纤维界面改性制备可定制且柔性的导电薄膜
摘要： 便携式设备已实现轻量化、柔性化乃至可拉伸化，使得类皮肤电子器件在生物医疗设备、软体机器人及人机交互等领域获得广泛应用。赋予这些设备柔软灵活的特性极具价值，这将使其能与人体皮肤无缝贴合并提升佩戴舒适度。我们展示了一种简便而有效的柔性导电薄膜制备方法：以电纺聚氨酯（PU）纤维作为柔性基底，通过沉积铜形成Cu-PU复合薄膜。该薄膜具有优异导电性，即便反复折叠（甚至折成电阻仅1.8欧姆的纸鹤）后电阻也仅轻微上升。此外，Cu-PU薄膜能感知张力强度并呈现稳定的焦耳电热性能——基于此的加热手套仅需施加2伏电压即可在30秒内升温至40摄氏度。这种简易高效的制备工艺不仅适用于柔性导电薄膜制造，还将推动便携式柔性电子产品的研发进程。
关键词： 柔性聚合物纤维、应变传感器、导电性、界面改性
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于石墨烯的应变数据传感器及其表征合成
摘要： 采用具有精细结构的石墨烯材料来制造不同类型的传感器。石墨烯主要是由sp2杂化碳原子在蜂窝状晶格中构成的二维结构。应变传感器在过去几年中备受关注，可用于检测人体变化。其应用领域广泛，包括化学、机械、电气和电子传感器等?；谑┑挠Ρ浯衅魍ü褂〖际跻钥衫煜鸾旱男问街票?。在此过程中，系统讨论了合成石墨烯材料的力学性能，并研究了X射线衍射、表面形貌分析、拉曼光谱和I-V特性测试。最后，通过连接手套测量人体用应变传感器，根据电阻值测定相应应变。拉伸手套后，应变值恢复至初始位置。运动期间基于电阻率的应变变化被记录下来。
关键词： 石墨烯，X射线衍射，应变传感器，I-V特性
更新于2025-09-23 15:22:29
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利用嵌入式分布式光纤传感器网络区分局部热加热与机械应变
摘要： 先前研究表明，基于瑞利散射的分布式光纤传感器（DOFS）可嵌入碳纤维/环氧树脂复合结构中，快速检测接近1000°C的温度变化（如高能激光打击时产生的温升）。然而复合结构在受力时也会产生机械应变，这些应变会在DOFS检测过程中同步被捕获。因此，复合结构中温度与应变的综合响应会干扰局部热冲击的快速检测与测量。本研究通过初期测试证实了DOFS对温度和应变的同时响应特性。我们设计并采用嵌入式DOFS网络，在循环弯曲应变条件下隔离并测量了碳纤维/环氧树脂复合结构对低能激光打击的局部热响应。该传感器检测方案运用简易信号处理技术增强热响应信号，同时抑制弯曲导致的应变信号。虽然最终目标是实现复合结构表面定向能攻击的快速检测，但该技术可推广应用于温度敏感部件或智能结构的健康监测。
关键词： 智能结构、分布式光纤传感器、温度传感器、结构健康监测、高能辐射、聚合物基复合材料、应变传感器、应变补偿
更新于2025-09-23 15:21:01
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具有光纤内气泡法布里-珀罗干涉仪的高灵敏度应变传感器
摘要： 我们提出了一种激光加工方法，用于制造全光纤气泡柱腔法布里-珀罗干涉仪（FPI），该器件可作为高灵敏度应变传感器。其中气泡微结构（尤其是腔长与侧壁厚度）具有完全可控性。实测该应变传感器的灵敏度高达56.69 pm/με，比现有大多数FPI应变传感器高出数倍。其温度灵敏度低至0.682 pm/°C，使拉伸应变与温度的交叉灵敏度降至0.012 με/°C。此外，该传感器还具有设计灵活、制备简单、重复性高等优势，在实际应用中极具前景。
关键词： 高灵敏度、光纤、法布里-珀罗干涉仪、激光加工、应变传感器
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过纳米粒子激光图案化工艺直接打印性能可调的应变传感器
摘要： 柔性电子器件因其柔韧性和便携性而备受青睐。这类器件的电路通常印刷在柔软且对热敏感的基板上。传统光刻工艺采用高温和腐蚀性化学试剂，极易损伤柔性基板。本研究开发了一种基于纳米颗粒的低成本激光图案化工艺用于柔性电子器件制造。通过选择性沉积纳米颗粒并采用低功率激光进行烧结，成功在纸张和聚对苯二甲酸乙二醇酯基板上沉积了铜和银颗粒。研究分析了工艺参数对沉积性能的影响以理解"工艺-结构-性能"关系，观察了激光热效应对薄膜形貌的作用，并评估了不同激光功率密度下电学性能对孔隙率的敏感性。该工艺可通过调节激光能量实现选择性沉积、印刷图案性能调控及柔性基板切割，成功演示了应变传感器和剪纸电子器件的制备。
关键词： 应变传感器、电学性能、混合制造、纳米粒子沉积、柔性电子、工艺-结构-性能关系
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于银纳米枝晶导电墨水的全印刷、低成本、可调传感范围应变传感器，用于可穿戴电子设备
摘要： 具有高拉伸性和高灵敏度的柔性可穿戴应变传感器已得到深入研究。然而，实现低成本、快速大规模生产且性能优异的可穿戴应变传感器仍具挑战。本研究制备了对多种基底具有良好印刷适性的银纳米枝晶（ND）墨水，可直接丝网印刷于丁腈橡胶上制造应变传感器。通过印刷多种几何图案，可同步获得具有不同工作应变范围和灵敏度的印刷式应变传感器（PSSs）。其中线宽2毫米的直线型PSSs展现出高导电性（1.14×10^5 S m^-1）、大检测范围（105%）、高灵敏度（最大应变因子=294.3）、超快响应时间（18毫秒）及长期稳定性（超过三周）。此外，通过观测表面形貌进一步探究了PSSs的传感机制。最终基于PSSs的智能手套被用于监测人体运动（手指弯曲、手腕弯曲、行走等）和手势动作，证明了银纳米枝晶基PSSs在可穿戴电子器件及人机交互智能系统中的潜在应用价值。
关键词： 应变传感器、可调传感范围、可穿戴电子设备、丝网印刷、银纳米枝晶
更新于2025-09-22 21:44:44