长周期光纤光栅ph传感器的研究

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1、暨南大学硕士学位论文题名（中英对照）：长周期光纤光栅pH传感器的研究StudyonfiberopticpHsensorinlongperiodfibergratingbasedonintelligenthydrogels作者姓名：林宇指导教师姓名及学位、职称：陈舜儿副教授学科、专业名称：通信与信息系统学位类型：科学学位论文提交日期：2016年4月论文答辩日期：2016年6月答辩委员会主席：潘中良教授论文评阅人：盲审学位授予单位和日期：暨南大学2016年6月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中

2、不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得暨南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解暨南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权暨南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期:签字日期：学位论文

3、作者毕业后去向：工作单位：电话：通讯地址：邮编：暨南大学硕士学位论文摘要pH值是衡量溶液酸碱度的一个指标，是环境中影响物理、化学和生物反应的关键因素，pH值的检测在气象、环保、养殖业和种植业等都具有重要的意义。传统测量pH值的工具是pH计、pH试纸、pH指示剂等，操作简单成本低廉，但这些定性测量有其一定的局限性。另一方面，光纤光栅由于抗电磁干扰性、灵敏性等优势正逐渐成为物理传感领域的主要检测工具。因此，本文针对pH值检测的需求，结合光纤光栅传感技术优势，提出并设计出基于水凝胶包覆的长周期光纤光栅pH传感器。本文通过理论分析对长周期光纤光栅原理、水凝胶溶胀原理的阐述，进而对长周期光

4、纤光栅pH传感器传感机制进行研究。通过对智能水凝胶配方的尝试以及水凝胶涂覆方式的探索，研制出了基于水凝胶螺旋式涂覆的长周期光纤光栅pH传感器。通过实验测试，本文所研制的长周期光纤光栅pH传感器可实现对pH范围从0到14的测量，其透射谱中心波长随着pH值的增大而减小，灵敏度最高可达到148.96pm/pH，本实验测量范围大，测量灵敏度高，实验结果在光纤光栅pH传感器领域内达到领先水平。由于长周期光纤光栅传感器普遍存在温度和应变交叉敏感的问题，因此，本文也对本实验采用的长周期光纤光栅做了温度灵敏度测试，结果显示其温度灵敏度达到58.27pm/℃，对实验结果已经造成一定的干扰。为了解决

5、该温度pH交叉敏感的问题，本文对此提出了几种解决方案，并选取参考光栅法设计出一个双LPG的长周期光纤光栅pH传感器。通过VPI仿真测试，验证了参考光栅法对解决交叉敏感问题的可行性，并提供了具体的计算回归模型的解决方法。关键词：长周期光纤光栅，pH传感器，智能水凝胶，交叉敏感I暨南大学硕士学位论文AbstractThepHvalueisacriticalfactoraffectingphysical,chemicalandbiologicalreactionsintheenvironment.Itisofsignificancetoenvironmentalprotection,a

6、quacultureandcrop-plantation.TheconventionalinstrumentsofmeasuringpHvaluesarepHmeter,pHtestpaperandpHindicator.Althoughtheseinstrumentshavebeenwidelyused,therestilllimitationssuchascomplexityofcalibrationandinconvenienceofmaintenance.Meanwhile,fiberopticsensorshavebeenintroducedandactivelyinv

7、estigatedduetotheiradvantagessuchasinsensitivitytoelectromagneticfields.Therefore,alongperiodfiberopticpHsensorbasedintelligenthydrogelhasbeendesignedandstudiesinthispaper.Withacarefultheoreticalanalysisofthetheoryoflongperiodfibergratingandi