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《山西大学》 2009年
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新型模式滤光光纤化学传感器的研究

吴锁柱  
【摘要】: 第一章:简述了光纤化学传感器的工作原理、分类及优点,重点综述了光纤化学甲烷传感器、光纤化学pH传感器和基于模式滤光检测的光纤化学传感器的研究进展。 第二章:基于裸光纤和毛细管构建了模式滤光光纤化学甲醛传感器。当不同浓度的甲醛溶液通入该传感器时,甲醛溶液就会发挥相当于光纤包层的作用。由于不同浓度甲醛的折射率不同,光纤芯包界面的折射率必然会随着甲醛浓度的改变而发生相应变化,导致部分光从光纤侧面漏出,漏出的光被置于光纤侧面的电荷耦合器件(CCD)捕获并被储存和处理,通过建立模式滤光强度与甲醛浓度的定量关系来测定甲醛。结果表明,模式滤光强度随甲醛浓度的升高而降低。在最佳实验条件下(入射角为6°、液体流速为1.12 mL/min),传感器对甲醛的响应时间(t_(95%))约为35 s,甲醛的响应范围为0.0-36.0% v/v,检出限为0.08% v/v。该传感器具有良好的可逆性、重现性、稳定性和准确度,为甲醛监测提供了一种简便、灵敏、快速、准确和经济的新方法。 第三章:选用对甲烷有合适空腔大小的超分子——穴番A作光纤涂层材料,采用溶胶-凝胶法和浸涂技术将它涂在光纤表面制备修饰涂层光纤,然后将该光纤插入毛细管中搭建模式滤光光纤化学甲烷传感器。当甲烷通入该传感系统时,甲烷就会与光纤涂层中的穴番A发生相互作用,导致光纤芯包界面的折射率发生变化,部分光从光纤侧面漏出,漏出的光被置于光纤侧面的CCD捕获并被储存和处理,根据模式滤光强度与甲烷浓度的定量关系建立测定甲烷的方法。实验发现,模式滤光强度随甲烷浓度的升高而降低。在最佳实验条件下(入射角为6°,气体流速为0.25L/h)下,传感器的响应时间(t_(95%))约为5 min,甲烷的响应范围为0.0-16.0% v/v,检出限为0.15% v/v。该传感器具有良好的重现性(甲烷浓度3% v/v,RSD<7%,n=6)。涂层在6个月内呈现良好的稳定性。氧气、氢气、二氧化碳对测定基本不存在干扰,而二氯甲烷、四氯化碳对测定存在一定程度的干扰。与文献报道的方法相比,该方法具有更低的检出限。该传感器为甲烷监测提供了一种新技术。 第四章:将指示剂甲酚红制成溶胶,采用浸涂技术涂在光纤表面形成凝胶制得修饰涂层光纤,然后将该光纤插入毛细管中构建模式滤光光纤化学pH传感器。当不同pH溶液引入该传感器时,氢离子或氢氧根离子就会与涂层中的甲酚红发生作用,引起甲酚红所带电荷发生改变,导致光纤芯包界面的折射率发生变化,部分光从光纤侧面漏出,漏出的光被置于光纤侧面的CCD捕获并被储存和处理,通过建立模式滤光强度与pH的定量关系来测定pH。实验结果表明,光纤侧面漏出的模式滤光信号强度随涂层光纤表面溶液pH的增加而降低。在最佳实验条件下(入射角为5°,液体流速为0.77 mL/min),传感器的响应时间(t_(95%))约为2-6 min,模式滤光信号强度在pH9.0-13.0范围内呈S型曲线变化且有良好的线性关系。该传感器具有较好的可逆性、重现性和准确度,且一些常见的碱金属离子、碱土金属离子、过渡金属离子等都对测定几乎不存在干扰。与文献报道的方法相比,该传感器具有更高的灵敏度。该传感器为较高酸度溶液pH的监测提供了一种新思路。 第五章:采用溶胶-凝胶法和浸涂技术将指示剂溴甲酚绿涂在光纤表面制得修饰涂层光纤,将该光纤插入毛细管中搭建模式滤光光纤化学pH传感器。当不同pH溶液引入该传感器时,氢离子或氢氧根离子就会与光纤涂层中的溴甲酚绿发生作用导致它所带的电荷发生改变,引起光纤芯包界面折射率发生变化,部分光从光纤侧面漏出,漏出的光被置于光纤侧面的CCD捕获并被储存和处理,通过建立模式滤光强度与pH的定量关系来实现对不同pH溶液的测定。实验结果表明,光纤侧面漏出的模式滤光信号强度随光纤涂层表面溶液pH的增加而降低。在最佳实验条件下(入射角为5°,液体流速为0.96 mL/min),传感器的响应时间(t_(95%))约为100 s,模式滤光信号强度在pH2.0-8.0范围内呈S型曲线变化且在pH3.0-7.0有良好的线性关系。该传感器具有较好的可逆性、重现性和稳定性。一些常见的离子对测定几乎不存在干扰,但K~+、Ca~(2+)、Pb~(2+)对测定有干扰。该传感器为酸性溶液pH的监测提供了一种新途径。 第六章:总结全文,提出下一步工作设想。
【学位授予单位】:山西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP212.2

【引证文献】
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1 池继辉;基于随机共振技术的声表面波瓦斯传感器的研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
2 成文萍;化学修饰模式滤光光纤传感器的分析行为研究[D];山西大学;2011年
3 程华奇;单模偏芯光纤折射率传感器研究[D];大连理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 王玉田,郭廷荣,王莉田,侯培国;吸收式光纤甲烷气体传感器的研究[J];传感技术学报;2001年01期
2 陈希明,张以谟,李川,刘铁根,李欣,吕丽娜;光纤化学传感器技术与应用[J];光电子技术与信息;2001年04期
3 王柯敏,周雷激,毛大军,羊小海;一种新的基于折射率变化的光纤化学传感器[J];高等学校化学学报;1999年07期
4 范世福;陈莉;孙丽琳;张思祥;;新型光纤pH传感系统的研制[J];光谱仪器与分析;1996年02期
5 范世福,陈莉,肖松山,李彦芳;光纤化学传感器及其发展现状[J];光学仪器;1999年01期
6 郭伟青;王智;李欣蓓;;光纤甲烷气体传感器[J];红外;2007年05期
7 李 虹;监测甲烷浓度的红外光吸收法光纤传感器[J];量子电子学报;2002年04期
8 黄湘源,徐春秀;催化动力学测定食品中痕量甲醛[J];南昌大学学报(理科版);2003年01期
9 刘文琦,牛德芳;光纤甲烷气体传感器的研究[J];仪表技术与传感器;1999年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李夏,黄品笺,徐薇,张龄,钟坤,陆静芬;环氧乙烷的遗传毒性研究 Ⅰ对果蝇伴性隐性致死(SLRL)试验[J];癌变.畸变.突变;1993年04期
2 孙永梅;陈志宇;苍晶;郭自荣;;几种实验动物垫料的物理特性比较[J];安徽农业科学;2009年02期
3 余贶琭;吴重庆;郭旋;王智;王拥军;;光纤气体传感网络的研究进展[J];半导体光电;2010年01期
4 程晓春;;离子色谱法测定无组织废气中溴化氢浓度[J];环境科学与管理;2012年04期
5 张雁;康天放;郝玉翠;尹红霞;;基于铂/碳纳米管修饰电极的甲醛传感器[J];北京工业大学学报;2008年11期
6 吴雪艳;高欣宝;姚恺;王耀济;;纳米二氧化钛改性弹药用涂料的研究[J];表面技术;2008年06期
7 张晓凤;项锦欣;付钰洁;;甲醛检测方法研究进展[J];重庆工学院学报(自然科学版);2007年01期
8 曹玲,刘小真,何亮,朱业湘;化学发光氯乙烯传感器的研制[J];传感技术学报;1997年03期
9 肖兵;梁瑛琳;;基于TDLAS的汽车尾气测量系统[J];传感技术学报;2008年12期
10 吴希军;王玉田;田瑞玲;刘学才;;取样光栅滤波的新型光纤甲烷差分检测系统[J];传感技术学报;2010年01期
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1 尚中锋;张青云;陈海永;王书潜;张永怀;;基于车载激光甲烷泄漏检测系统[A];2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2011年
2 谢明;;用锌还原-盐酸萘乙二胺分光光度法测定气体中硝基苯方法的改进[A];新农村建设与环境保护——华北五省市区环境科学学会第十六届学术年会优秀论文集[C];2009年
3 成文萍;吴锁柱;张彦;董川;;模式滤光光纤甲醛传感器的研究[A];中国化学会第十五届全国有机分析及生物分析学术研讨会论文集[C];2009年
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1 余贶琭;基于吸收光谱法的光纤气体传感器及传感网络[D];北京交通大学;2011年
2 朱正伟;边坡监测的复合光纤装置法研究及其应用[D];重庆大学;2011年
3 周雷激;基于多通道光纤模式滤光检测的新型化学与生物传感理论与应用研究[D];湖南大学;2002年
4 郭增军;基于光谱吸收光纤甲烷气体传感系统的研究[D];燕山大学;2003年
5 杨建华;新型气/液分析传感器关键技术研究[D];西北工业大学;2002年
6 焦晨旭;光共聚新型荧光指示剂的光化学传感器的研制[D];湖南大学;2005年
7 张景超;光纤光学式甲烷气体传感器的设计与实验研究[D];燕山大学;2006年
8 肖韶荣;大气监测光纤气体传感器的研究[D];南京理工大学;2006年
9 吕品;室内空气质量控制中关键检测技术的研究[D];大连理工大学;2008年
10 吴希军;基于光谱吸收的瓦斯检测技术及实验研究[D];燕山大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李玮;甲醛和乙二醛接枝聚丙烯酰胺聚合物的合成和絮凝性能研究[D];广西师范学院;2010年
2 杨蕊;数字化光纤气体检测系统方案研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 石建中;近红外光纤甲烷气体检测系统方案设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 杨雪玲;基于光谱吸收法的乙烯气体浓度检测系统研究[D];山东大学;2010年
5 郑圣鹏;基于红外光谱的SF_6设备微水检测技术的研究[D];东北电力大学;2011年
6 郭振强;敏感材料及SPR光纤化学传感系统的研究[D];武汉理工大学;2011年
7 唐娅荔;用于光纤传感器的带隙型光子晶体光纤的研究[D];北京邮电大学;2011年
8 李荣轩;新型非分光红外瓦斯定量检测模型的测试系统设计[D];合肥工业大学;2011年
9 吴宏伟;光纤瓦斯传感的调制技术及虚拟化研究[D];安徽理工大学;2011年
10 张海庆;双波长光纤甲烷传感系统的研究[D];安徽理工大学;2011年
【同被引文献】
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1 陀雄信,干宁军,易唐玲;旋光法测定白砂糖中蔗糖分的不确定度分析[J];标准计量与质量;2003年11期
2 江秀明,陈志春,杨绍明,林贤福;光纤表面等离子体共振传感器研究进展[J];传感技术学报;2003年01期
3 刘军;;传感器阵列中阈上随机共振现象的仿真研究[J];传感技术学报;2006年03期
4 胡玉瑞;唐源宏;李川;;光纤Bragg光栅流量传感器[J];传感技术学报;2010年04期
5 周智,边玉明,田石柱;土木工程健康监测用F-P光纤应变测量技术[J];传感器技术;2001年04期
6 姚骏,付敬奇,张承燕,董新平;光纤流量传感器的进展[J];传感器技术;2002年03期
7 蒋学华;孟庆民;张明;;基于SPR的光纤传感器的研究与实验[J];传感器与微系统;2009年07期
8 孟庆民;;影响光纤SPR传感器性能的几个因素[J];传感器与微系统;2010年05期
9 廖延彪,黎敏;光纤传感器的今日与发展[J];传感器世界;2004年02期
10 李瑛,杨集,冯士维;光纤气体传感器研究进展[J];传感器世界;2005年01期
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1 周雷激;基于多通道光纤模式滤光检测的新型化学与生物传感理论与应用研究[D];湖南大学;2002年
2 张桂菊;应用于高温高压测量的非本征型光纤法布里-珀罗传感器系统研究[D];大连理工大学;2006年
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1 周征;基于多通道模式滤光检测的同步分离分析光化学传感器的研究[D];湖南大学;2001年
2 曹振新;表面等离子体波传感器特性的研究及其应用[D];南京航空航天大学;2002年
3 胡晓伟;基于CMOS图像传感器的液体折射率研究[D];浙江大学;2005年
4 屠乃威;多传感器信息融合技术在矿井环境监测系统中的应用研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
5 陈佳立;一种小型煤矿安全监测系统的研制[D];西安科技大学;2005年
6 王凤芹;非线性系统的多模型自适应控制[D];燕山大学;2005年
7 刘伟洲;基于现场总线的智能远程监控供水系统的研究[D];山东大学;2005年
8 姜广文;光纤倏逝波生物传感器理论分析及信号处理实验研究[D];国防科学技术大学;2005年
9 朱彩莲;光纤SPR检测系统及其数据处理[D];东南大学;2005年
10 邱朋;基于CAN总线的煤矿综合监控系统开发研究[D];山东大学;2007年
【二级参考文献】
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1 叶险峰,汤伟中;CH_4气体光纤传感器的研究[J];半导体光电;2000年03期
2 范世福;;天津大学精密仪器工程系及分析仪器专业简介[J];分析仪器;1988年04期
3 范世福,陈莉,赵玉春,孙振东,张思祥;光导纤维化学传感器[J];分析仪器;1995年01期
4 王玉田,郭增军,王莉田;差分吸收式光纤甲烷气体传感器的研究[J];光电子·激光;2001年07期
5 陈娟,冯锡钰,马莹;红外吸收型光纤甲烷气体传感器的研究[J];吉林工学院学报(自然科学版);1997年02期
6 刘文琦,牛德芳;透射式光纤气体传感器的研究[J];仪表技术与传感器;1998年01期
7 李东,虞沪生;干涉仪光程差的遥测及其应用研究[J];仪表技术与传感器;1999年06期
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1 张志忠;光纤化学传感器及其在海水有机物监测中的应用[J];海洋技术;1999年02期
2 ;化学传感器1998年总目录[J];化学传感器;1998年04期
3 陈希明,张以谟,李川,刘铁根,李欣,吕丽娜;光纤化学传感器技术与应用[J];光电子技术与信息;2001年04期
4 夏道莲;;光纤化学传感器中光纤涂层的散射损耗[J];化学传感器;1991年03期
5 庞全,王得道;光纤化学传感器的人工神经网络处理技术[J];仪表技术与传感器;2001年02期
6 范世福,陈莉,肖松山,李彦芳;光纤化学传感器及其发展现状[J];光学仪器;1999年01期
7 王玉文,李新霞,陈坚;光纤化学传感器Win98平台实时测量系统的研制[J];分析仪器;2002年02期
8 之己;光纤化学传感器监测石油污染[J];光电子技术与信息;1997年01期
9 ;光纤微型传感器研制及其系统的设计[J];中国仪器仪表;1995年03期
10 李新霞,陈坚;光纤化学传感器分子探针的固定方法[J];分析科学学报;1999年05期
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1 陈坚;李新霞;熊海疆;;药物溶出度仪研究进展[A];2003年药物分析论坛药物溶出度学术研讨会论文集[C];2003年
2 韩广良;宋建中;王欣刚;;用软件实现彩色图像的数字滤光[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
3 杨祖清;谢爱民;王庆歆;;高焓瞬态球模流场的纹影诊断[A];流动显示’2002第五届全国流动显示学术会议论文集[C];2002年
4 徐章程;贾国治;宁海波;孙亮;;阳极氧化多孔氧化铝的结构与红外滤光特性[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(下集)[C];2005年
5 张羽;刘志海;杨军;苑立波;;多芯光纤注入光功率分布比例控制方法[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
6 张望;余刚;卓琼芳;黄俊卿;村田弘司;;CALUX法测定PCBs污染土壤的光致二恶英类活性变化[A];持久性有机污染物论坛2009暨第四届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2009年
7 吴平辉;隋成华;魏高尧;;纳米光纤的光学传输特性及其应用[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
8 肖洪亮;吕景文;王连平;李允俊;;功能滤光玻璃研究[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
9 潘小云;;中药治疗儿童弱视的临床观察[A];浙江省中医药学会眼科分会2006继续教育研讨会论文集[C];2006年
10 王葛亚;施天生;张素英;;碲化铅镀膜材料中的微缺陷[A];第八次全国电子显微学会议论文摘要集(Ⅱ)[C];1994年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 上海 胡轶;用VB制作图像滤光处理程序[N];电脑报;2002年
2 晓田;预防晒伤 保护皮肤[N];中国环境报;2003年
3 张建新;有车一族的新饰品——“车载滤光隔热设备”[N];中国信息报;2008年
4 闫丽新;爱尔康推出人工晶体新品[N];健康报;2005年
5 ;NESO[N];中国计算机报;2002年
6 胡洪森;“三位一体”打造“比较优势”[N];中国电子报;2006年
7 周伟 杨芳;用上这种膜,细菌病毒全滤光[N];江苏科技报;2011年
8 记者 于昭阳;小企业创造出大效益[N];本溪日报;2008年
9 本报记者 张自然;警惕“冷静杀手”——电磁辐射[N];中国电子报;2001年
10 王文;土壤速测仪的定义与种类[N];中华合作时报;2005年
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1 李新霞;光纤化学传感器、仪器系统的研制及其在生物医药和环境监测中的应用[D];新疆医科大学;2002年
2 牛承岗;萘酰亚胺衍生物等新型荧光载体的合成与共价固定及相关光纤化学传感器的研制[D];湖南大学;2002年
3 李大鹏;金属酞菁仿生催化氯酚氧化及其在氯酚检测中的应用[D];武汉理工大学;2012年
4 刘荣梅;基于界面分析的光纤智能复合材料结构强度性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 姚磊;基于模式耦合效应的特种光纤和高阶导模光子带隙光纤的研究[D];北京交通大学;2010年
6 周恩宇;增益导引—折射率反导引大模场光纤的设计、模拟及实验研究[D];复旦大学;2011年
7 汪静丽;太赫兹波传输及光子晶体光纤温度传感的研究[D];天津大学;2011年
8 杨双收;基于偏振的光时域反射技术(POTDR)的研究[D];北京交通大学;2010年
9 许永豪;亚波长直径氧化硅光纤和液芯光纤理论分析、实验制备和应用研究[D];上海交通大学;2010年
10 苗韧;基于光纤声光相互作用的光纤光栅级联模式耦合[D];清华大学;2009年
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1 郭振强;敏感材料及SPR光纤化学传感系统的研究[D];武汉理工大学;2011年
2 吕文旭;光纤化学传感器在位过程监测家兔柔红霉素和阿霉素血液浓度[D];新疆医科大学;2001年
3 吴韬;多通道光纤传感溶出度监测仪的研制和应用技术[D];新疆医科大学;2001年
4 成文萍;化学修饰模式滤光光纤传感器的分析行为研究[D];山西大学;2011年
5 张月雨;亚波长金属薄膜的滤光及偏振特性研究[D];苏州大学;2011年
6 郑之伟;微纳光纤的导波及远场特性研究[D];湖南大学;2010年
7 柯涛;具有偏心环形反射面的光纤法珀干涉传感器实验研究[D];重庆大学;2010年
8 任卫红;平顶模式微纳光纤的模场及色散特性研究[D];湖南大学;2010年
9 刘道军;布拉格光纤的模式分析与求解[D];安徽大学;2010年
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