为了实现液相中氢气体积分数的准确检测, 该文利用钯、氧化硅超疏水溶胶和倾斜光纤光栅制备了氢气传感器。首先, 在倾斜光纤光栅表面采用磁控溅射法涂覆了一层致密的钯膜, 用于响应氢气体积分数变化信息; 然后, 采用镀膜提拉法在钯膜表面涂覆一层氧化硅超疏水膜, 用于阻止水分子进入钯膜内部, 导致钯膜从光纤表面脱落, 进而增强了传感器在液相环境下运行的稳定性。实验研究了钯膜厚度对传感器氢敏响应特性的影响, 并利用传感器对液相中的氢气体积分数进行了检测。研究结果表明, 传感器能准确响应液相中氢气体积分数的变化信息, 当钯膜厚度为120 nm时, 灵敏度达到-15.29 pm/%, 最大相对误差为8.67%。

利用中红外光纤构建了一种在线准确检测偏二氯乙烯的红外光纤倏逝波传感器，该传感器由U形中红外光纤传感探头、偏二氯乙烯选择性敏感膜和超疏水膜构成。四氟乙烯敏感膜涂覆在U形区表面，超疏水膜涂覆在偏二氯乙烯敏感膜表面。U形传感器可增强光纤表面倏逝波强度，从而提高传感器的灵敏度。敏感膜可实现对水体中偏二氯乙烯的选择性测量，提高传感器测量结果的准确性; 超疏水膜可抑制水分子对测量结果产生的负面影响。实验研究了偏二氯乙烯的特征吸收光谱，以及传感器对偏二氯乙烯的响应灵敏度、响应时间和选择敏感性。从理论上建立了传感器测量偏二氯乙烯的理论模型。研究结果表明，传感器对偏二氯乙烯具有高选择敏感性，传感器灵敏度可达0, 002 1 abs/(mg·L-1)，响应时间为230 s。

为了非接触式测量提升系统制动器工作温度, 研制了一种结构简单的反射式光纤温度传感器。传感器由氧化石墨烯和石英光纤构成。氧化石墨烯作为温敏材料被涂覆在被测器件表面。光纤采用6芯结构, 位于中心的光纤(纤芯直径400 μm)为光输出光纤, 用于将光束入射到氧化石墨烯温敏薄膜表面; 位于中心光纤外围的5根光纤(纤芯直径192 μm)为光接收光纤, 用于接收从氧化石墨烯温敏薄膜表面反射回的光束。实验研究了氧化石墨烯温敏涂覆液浓度、氧化石墨烯温敏薄膜与光纤探头的间距及器件初始表面粗糙度对传感器灵敏度的影响。实验结果表明, 当氧化石墨烯涂覆液质量浓度为0.15 g/mL, 温敏薄膜与探头端面的间距为4 mm, 金属表面初始粗糙度为3.4 μm时, 传感器灵敏度达到0.000 5/℃。

为了实现车辆质量实时、动态、准确地监测, 利用弹簧隔振器、塑料光纤及钢板构建了一种新型的质量实时监测光纤传感器。车辆质量信息采用光纤螺旋区域进行感知,隔振器通过螺丝对称地安装在高强度、高韧性钢板的4个角落, 螺旋光纤传感器固定在钢板的中心位置。实验研究了光纤螺旋圈数、光纤直径及车辆行驶速度对光纤传感器测量结果产生的影响, 以及传感器受车辆碾压后输出信号随时间的变化关系。研究发现, 当传感器光纤直径为2 mm, 传感器螺旋间距为20 mm, 传感器螺旋圈数为3圈, 车辆质量为1 143~3 279 kg, 车速为5~130 km/h时, 传感器输出信号与质量间具有线性关系, 最大相对误差为9.2%。

为了提高塑料光纤湿度传感器的灵敏度, 该文利用商用塑料光纤、聚砜、二氧化锗(GeO2)和聚酰亚胺构建了一种新型结构的塑料光纤湿度传感器。首先将长度为0.5 m的商用塑料光纤中心部分(长5 cm)包层去除, 并弯曲成U形(弯曲半径为2 cm), 再将聚砜与GeO2的混合物涂覆在商用光纤纤芯表面, 然后将涂覆聚砜与GeO2的塑料光纤在70 ℃下干燥10 h, 最后涂覆上聚酰亚胺湿敏材料, 在60 ℃下干燥后形成塑料光纤湿度传感器。实验研究了不同涂覆对塑料光纤传感器光传输特性及其灵敏度的影响, 实验结果表明, 在温度40 ℃、相对湿度10%RH~80%RH下, 当塑料光纤纤芯直径为900 μm、聚砜与GeO2涂覆层厚200 μm、聚酰亚胺湿敏膜厚 20 μm时, 传感器对湿度的响应灵敏度可达到-0.9 nW/(1%RH), 是将20 μm聚酰亚胺湿敏材料涂覆在1 500 μm塑料光纤纤芯表面响应灵敏度的6.9倍。