1 重庆理工大学智能光纤感知技术重庆市高校工程研究中心重庆市光纤传感与光电检测重点实验室，重庆 400054
2 眉山三苏祠博物馆，四川 眉山 620010
3 重庆自然博物馆，重庆 400711
为了实现相对湿度高灵敏、快速、准确的检测，本文提出了一种基于壳聚糖/聚乙烯醇/纳米碳粉复合物涂敷的光纤布拉格光栅湿度传感器。建立了传感器检测相对湿度的理论模型。实验研究了湿度敏感（简称湿敏）膜成分与厚度、温度及光辐射对传感器性能的影响。研究表明，当壳聚糖与聚乙烯醇中纳米碳粉掺杂的质量分数为10%、湿敏膜厚度为185 μm时，相对湿度在20%RH~90%RH（相对湿度单位）范围内传感器灵敏度达到57.7 pm/（%RH），响应时间为420 s，恢复时间为540 s。将传感器封装在黑色聚四氟乙烯毛细管内，且通过引入温度补偿光纤布拉格光栅（FBG-T）的方法对温度进行解耦后，在温度为5~65 ℃、光辐射波长为220~1200 nm、光辐射强度为50 mW/cm2时，传感器测量结果可免疫温度和光辐射的影响，测量结果准确性高、重复性好，且最大相对误差小于5.8%。
光纤布拉格光栅 湿度传感器 灵敏度 响应时间 准确度
1 北京理工大学 物理学院，北京 100081
2 重庆大学 电气工程学院，重庆 400044
开展了J量级系统储能下电脉冲参数对水中火花放电特性影响研究。驱动源采用参数可调的固态重频纳秒脉冲电源，放电负载为水中针-板结构（间距1 mm），在低重频条件（约5 Hz）下进行实验。通过调节放电参数、拍摄高速阴影图像、光谱诊断以及声信号测量，研究水中脉冲放电的物理特性，得到不同放电参数下放电演化规律及其对声学、光谱特性影响。实验发现：在J量级储能下，放电通道连通两极后，回路电流在几百ns内快速上升至10 A左右，随后缓慢下降，持续50～60 μs。发现预设脉宽对放电影响较大，短脉宽条件下放电会被电源固态开关强制截断出现反向放电，而长脉宽条件下放电通道在后期变得不稳定甚至熄弧中断，出现气泡中二次放电现象。辐射光谱揭示了更多等离子体信息，推断通道电子密度在1018 cm−3量级，随着脉宽增加，特征谱线强度增加，表明活性粒子数密度增加，但粒子种类不变。短脉冲（＜150 μs）作用下产生的脉冲声波的特征宽度在110～150 μs，而当脉宽继续增大，声波脉宽并不继续增加而是保持不变，保持在150 μs左右。研究结果对水中小能量火花放电的机理研究有一定参考价值，为水声学、液相等离子体等领域的应用提供思路。
水中放电 等离子体 图像诊断 光谱诊断 声波与冲击波 discharge in water plasma image diagnosis spectral diagnosis sound and shock waves 强激光与粒子束
2022, 34(9): 095006
1 天津理工大学电气电子工程学院, 天津 300384
2 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
3 核探测与核电子学国家重点实验室, 北京 100049
4 哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江哈尔滨 150001
5 北方工业大学机械与材料工程学院, 北京 100144
6 中山大学物理学院, 广东广州 510275
超快速时间特性的光电倍增管的时间特性研究, 对进一步研制国产超快时间响应的微通道板光电倍增管 (FPMT)具有重要的指导作用。本文基于高能物理通用的 VME测试方案, 设计装置采用皮秒激光器的单光子脉冲工作模式, 最终实现系统误差为 25 ps的 FPMT高精度时间测试系统。通过优化 FPMT阳极信号读出方式、优化分压器结构及分压比例, 对多款 FPMT的时间特性进行测试研究。并提出在非单光子工作模式下表征 FPMT时间分辨特性的本征时间下限值, 用以对比分析各种不同工作状态的 FPMT的时间分辨好坏。在对多款 FPMT读出方式完成优化结构设计和对比测试后, 研究结果表明, 目前实验室来自不同生产单位的样管中, 最佳的本征时间分辨下限值为 30 ps。
光电倍增管 微通道板 时间特性 分压器 PMT MCP time characteristic high-voltage divider
提出了一种基于数字图像相关(DIC)的散斑图形偏折术(SPD),将二维DIC用于测量镜面的三维面形。用散斑位移代替条纹形变,使偏折术的测量过程更简单高效,只需拍摄两幅散斑图,面形检测精度可以达到微米量级。介绍了SPD的原理与方法,推导了相关公式,对散斑图进行了设计制作。实验测量了一块有机玻璃板的面形,与相位测量偏折术的结果对比,其测量精度接近1 μm。
测量 光学测试 面形 数字图像相关 偏折术 散斑图形
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610065
2 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
提出了一种偏折术中相机和被测面坐标的获取方法。通过斜率计算和面形重建,对一块圆形的窗玻璃进行了检测,最终检测结果与基于干涉仪及张正友标定法检测得到的结果近似,证明了该方法的可行性和正确性。研究结果表明,所提方法的标定过程简单、灵活,能够完成相机和被测面的全局标定,适用于在线测量的标定。
测量 标定 偏折术 斜率 面形
中国科学院城市环境研究所, 城市环境与健康重点实验室, 厦门361021
生物污染是由微生物在滤膜表面附着并形成生物膜导致的, 严重制约了膜技术的发展和应用。表面增强拉曼光谱可用于鉴别不同的细菌, 是一种具有广泛应用前景的分析技术。本文采用SERS技术研究了滤膜表面两种混合菌形成的生物污染, 通过对两种菌SERS谱图进行分析, 判断出了混合菌生物污染中的优势菌, 并利用扫描电子显微镜进行验证。结果显示SERS可以成为一种快速准确的研究生物污染优势菌群的检测手段。
表面增强拉曼光谱 生物污染 优势菌群 surface-enhanced Raman spectroscopic biofouling dominant bacterium
