温度

摘要\n提出并实验实现了一种马赫-曾德尔干涉仪( MZI )与光纤布拉格光栅( FBG )级联的高灵敏度宽测量范围温度传感器。所提出的MZI是通过在芯偏为62μm的两段单模光纤之间插入一段单模光纤，其中插入光纤长度为300μm。聚二甲基硅氧烷( PDMS )作为一种热敏材料，被复盖在芯层脱落区域。同时，采用光纤布拉格光栅( FBG )来扩大测量范围。温度实验结果对于提高灵敏度和测量范围的性能是卓有成效的，所提出的传感器在10 ~ 59.4℃范围内灵敏度可达10.389 nm /℃，线性度良好。此外，通过与其他光纤干涉仪的详尽比较，表明该传感器制作简单、体积小、重复性好、灵敏度高、测量范围大，具有诱人的商业应用前景。

聚二甲基硅氧烷( PDMS )的磨料射流加工( AJM )由于能够吸收冲击粒子的能量，在室温下很慢甚至不可能进行。低温磨料射流微细加工( CAJM )可增强材料去除率，相应地，PDMS的力学性能可批判性地影响其可加工性。本研究的目标是考察PDMS在不同温度下的物理性能。为此，按照GB标准制备了PDMS样品，进行了压缩、硬度、X射线衍射和线膨胀系数测试。结果表明：在室温范围内，RT   =   298 ~ 123   K，不同温度下压缩模量为17.31 ~ 1160.1   MPa，极限抗压强度为160.25 ~ 224.50   MPa，硬度为43 Sh A ~ 90.67 Sh D，热膨胀系数( CTE )为247E ~ 06 1 / K ( 103   K ~ RT，3   K / min )；随着温度的降低，PDMS材料的破坏模式由韧性转变为脆性，直至123   K时材料表现出明显的脆性特征。

摩擦电子器件的输出性能很大程度上取决于材料的介电常数对其表面电荷密度的影响。但与聚合物复合材料相反，在纯聚合物中，介电常数不能大幅度提高。本研究表明，双层聚合物薄膜中界面极化显著增强了其介电常数，增加了表面电荷密度和摩擦电性能。这是首次引入介电材料界面极化来提高摩擦电输出性能的报道。将聚甲基丙烯酸三氟乙酯( PTF )和聚赖氨酸( PLL )分别涂复于聚二甲基硅氧烷( PDMS )的弹性双层膜作为摩擦电介质的负极材料和正极材料应用于摩擦电介质器件中，通过界面极化，PTF - PDMS和PLL - PDMS双层膜的介电常数( 10   kHz下PTF - PDMS和PLL - PDMS双层膜的介电常数分别为24.4和15.2 )显著提高，从而使摩擦电介质的性能显著提高。为了证明概念，我们制作了一种温度敏感的摩擦电传感器和基于振动的摩擦电纳米发电机。该传感器在摩擦电传感器中表现出最高的温度灵敏度，而纳米发电机为LED的无整流运行提供了振动诱导的可持续电源，这归因于双层介质膜中电荷的积累。

本文提出了几种基于vernier效应的模式光纤温度传感器。传感器由两个级联的微腔组成，实现基于vernier效应的温度传感。单模光纤( SMF )和少模光纤( FMF )通过毛细管玻璃管固定形成空气参考微腔。将FMF末端浸入适量的聚二甲基硅氧烷( PDMS )，形成具有一定厚度的传感微腔，为空气微腔-FMF- PDMS结构。由于各介质的折射率不同，光被反射在4个临界面上，4个反射光束相互干涉，通过调节微腔长度到合适的长度形成vernier效应。当外界温度变化时，PDMS的微腔长度和折射率发生变化，导致干涉光谱发生变化。因此，通过反射光谱的变化可以实现温度的高灵敏度测量。对传感器的温度特性进行了实验研究。结果表明，与传统的单微腔传感器相比，温度灵敏度明显提高。在35 ° C ~ 45 ° C的温度范围内，温度灵敏度可达4.7 nm / ° C，线性度很好。该传感器具有结构紧凑、制作简单、灵敏度高等优点，在温度传感领域具有广阔的应用前景。

本文报道了一种超紧凑型反射式SPR微尖温度探针，可实现数微米的二维空间分辨率。我们提出的铅笔形全光纤微尖是一个长度为40   μ m、梯度直径为2   μ m ~ 10   μ m的SO2圆锥柱体，开发多类型的微功能化传感器。由于超细微尖的强倏逝场，在其表面沉积纳米银( Ag )薄膜可以有效激发表面等离子体共振( SPR )。由于SPR效应的高折射率( RI )灵敏度和聚二甲基硅氧烷( PDMS )的高热光系数( TOC )，涂复PDMS微米膜的微尖SPR探针的温度灵敏度可达1.985   nm / ° C。在SPR温度计表面涂复Teflon 1600纳米膜可以有效增强其不粘性、防潮性和耐磨性。测试结果表明，探头几乎不受湿度的干扰。这种新型传感平台可以通过组装高性能传感材料和超致密的光纤结构来演示。