基于玻璃微纳米光纤与微纳米压印聚合物光纤布拉格光栅复合结构的海水温盐度传感器研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61405181
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    王姗姗
  • 依托单位：
    中国海洋大学
  • 学科分类：
    F0502.光子与光电子器件
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Temperature and salinity of seawater are important parameters in oceanographic observation. Presently, most methods for temperature and salinity measurement show disadvantages of high cost, low sensitivity, slow response, and hard to realize the accurate measuring of fine structure in ocean. In contrast, sensing technology based on micro-/nanofibers shows advantages of simple construction, high sensitivity and fast response. However, for temperature and salinity sensing in seawater, the existing methods used in refractive index sensing of liquid are not valid. In this project, we propose the composite structure based on silica micro-/nanofiber and nanoimprinted polymer (polyimide) micro-/nanofiber Bragg grating for seawater temperature and salinity sensing. By optimization of parameters of sensing system, higher sensitivity are obtained. Experimentally, photonics device including microfiber Bragg grating and microfiber coupler is assembled and sensings of temperature and salinity are demonstrated.The project presented here may afford a new method for ocean detection with high efficiency and perfect performance, which is helpful for researching ocean, protecting ocean, and developing ocean economy and may offer important references for applications of micro-/nanofibers in ocean detection.
海水溶液的温度、盐度是海洋观测中的两个重要基本参数。目前，对海水温盐度进行测量及传感的方法或灵敏度不高、或成本高昂、响应较慢，且难以实现海洋内部细微结构的高精度探测。基于微纳光纤的传感方法具有结构简单、灵敏度高、响应快等优点。然而对于海水温盐度测量，目前已有的液体折射率传感方案均不能直接适用。因此，结合海水温盐度测量特点，本项目提出基于玻璃微纳米光纤与微纳米压印聚合物（聚酰亚胺）光纤布拉格光栅复合结构的海水温盐度传感器研究方案，理论上通过优化探测系统参数以获得较高的探测灵敏度；实验上制备出包含光纤布拉格光栅和光纤耦合器的复合器件，并演示其在海水温盐度测量中的应用。本项目的完成将为海水温盐度传感提供一种高性能、高效率的光学新方法，对研究海洋科学、保护海洋生态、发展海洋经济等具有现实意义，也为微纳光纤在海洋探测领域的应用及其他实测环境的应用提供重要参考。

结项摘要

海水溶液的温度、盐度是海洋观测中的两个重要基本参数。目前，对海水温盐度进行测量及传感的方法或灵敏度不高、或成本高昂、响应较慢，且难以实现海洋内部细微结构的高精度探测。本项目提出基于玻璃微纳米光纤与微纳米压印聚合物光纤复合结构的海水温盐度传感器研究方案，提供了一种新型的海水温盐度传感的方法，项目经过3年的实施，完成了项目的各项内容，达到了预期研究目标，取得了丰硕研究成果，并且随着项目研究的深入，拓展了研究工作，演示了适用于不同条件下的多个海水温盐度传感探测方案。已经发表SCI期刊论文12篇（2区 6 篇，3区 5 篇，4区1篇），正在投稿待发表论文1篇；准备投稿论文2篇，受理发明专利1项；培养博士生 4 人（1人毕业），硕士生 1人；山东省卓越工程师计划本科生1人；培养本十余人完成了本科毕业论文的研究工作。项目的重要研究成果如下：①在海水温度传感方面，利用微光纤环形谐振腔结构/高双折射椭圆光纤Sagnac loop结构/细径光纤-标准单模光纤混合结构分别实现了单点/两点海水温度单参数的高灵敏度传感（单点最高灵敏度可达245pm/ºC，比传统探测方法高1-2个数量级）；②在海水盐度传感方面，利用微光纤环形谐振腔结构/拉锥熊猫光纤马赫泽德干涉仪分别实现了海水盐度单参数的高灵敏度传感（单点最高灵敏度可达2938.16 pm/‰，比传统探测方法高2个数量级）；③在海水温度盐度同时测量方面，分别探索了基于玻璃微纳米光纤与聚酰亚胺复合材料的海水温盐度传感器和基于氧化硅微光纤环形腔与马赫泽德干涉仪复合结构的海水温盐度传感；实现了海水温度盐度双参数的同时高灵敏度传感（温度盐度传感灵敏分别为930 pm/‰和-1130 pm/°C，比传统探测方法高1-2个数量级）④摸索出了一套可用于液体环境的传感结构加固、封装方法，并进行了加固后的稳定性测试。本项目的完成将为海水温盐度传感提供一种高性能、高效率的光学新方法，对研究海洋科学、保护海洋生态、发展海洋经济等具有现实意义，也为微纳光纤在海洋探测领域的应用及其他实测环境的应用提供重要参考。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
High-Sensitivity Salinity and Temperature Sensing in Seawater Based on a Microfiber Directional Coupler
基于微光纤定向耦合器的海水中高灵敏度盐度和温度传感
  • DOI：
    10.1109/jphot.2016.2593586
  • 发表时间：
    2016-08-01
  • 期刊：
    IEEE PHOTONICS JOURNAL
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Wang, Shanshan;Yang, Hongjuan;Wang, Jing
  • 通讯作者：
    Wang, Jing
Temperature sensing in seawater based on microfiber knot resonator.
基于微纤维结谐振器的海水温度传感
  • DOI：
    10.3390/s141018515
  • 发表时间：
    2014-10-08
  • 期刊：
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yang H;Wang S;Wang X;Wang J;Liao Y
  • 通讯作者：
    Liao Y
Numerical calculation of temperature sensing in seawater based on microfibre resonator by intensity-variation scheme
基于微纤维谐振器的强度变化方案海水温度传感数值计算
  • DOI：
    10.2971/jeos.2014.14047
  • 发表时间：
    2014-10
  • 期刊：
    Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
  • 影响因子：
    1.5
  • 作者：
    Yang, H. J.;Wang, J.;Wang, S. S.
  • 通讯作者：
    Wang, S. S.
Seawater Temperature Measurement Based on a High-Birefringence Elliptic Fiber Sagnac Loop
基于高双折射椭圆光纤萨尼亚克环的海水温度测量
  • DOI：
    10.1109/lpt.2015.2443059
  • 发表时间：
    2015-08
  • 期刊：
    IEEE Photonics Technology Letters
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Yang, Hong-Juan;Wang, Shan-Shan;Liao, Yi-Peng;Wang, Jing
  • 通讯作者：
    Wang, Jing
Simultaneous measurement of dual-points seawater temperatures using highly-birefringent elliptical-core fibers
高双折射椭圆芯光纤同时测量双点海水温度
  • DOI：
    10.1016/j.infrared.2017.01.003
  • 发表时间：
    2017-03
  • 期刊：
    INFRARED PHYSICS & TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Wang Xin;Wang Jing;Wang Shanshan;Liao Yipeng;Yang Hongjuan
  • 通讯作者：
    Yang Hongjuan

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Cognitive Status of Electrolytic Aluminum Workers: A Cross-sectional Study Using Cognitive Screening Tests
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  • 作者：
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    --
  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
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火电厂FECS系统的Profibus-DP从站开发与测试
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  • 作者：
    文义荣;李娟;张传永;王姗姗;丁福利
  • 通讯作者：
    丁福利

其他文献

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王姗姗的其他基金

面向海洋探测的微光纤海水温盐压传感器多方法协同的多参量解调研究
  • 批准号：
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  • 项目类别：
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相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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