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石墨烯光纖干涉型傳感技術 版權信息
- ISBN：9787115619884
- 條形碼：9787115619884 ; 978-7-115-61988-4
- 裝幀：精裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
石墨烯光纖干涉型傳感技術 本書特色
（1）本書內容反映了石墨烯膜光纖干涉型傳感器技術研究的先進成果，突出了傳感器的敏感機理、模型分析與優化設計、探頭制作與性能測試等方面的論述，所著內容具有原創性和先進性；
（2）本書在編排上借鑒了作者長期從事教學實踐研究的理念，將光纖干涉型傳感技術進行提煉加工作為基礎性的一章，重點突出膜片式光纖F-P傳感機理及其F-P微腔制備技術，具有章節間層次清楚、表述深入淺出，注重理論研究與工程應用相結合的優點；
（3）本書具有知識點多、多學科交叉、理論性與實踐性強的顯著特點，注重用詞嚴謹、文字簡練與模型公式的可溯源，增強著 作的規范性和可讀性，便于讀者對核心內容的文獻溯源與關鍵技術的加深理解或創新發展。
石墨烯光纖干涉型傳感技術 內容簡介
本書總結了作者多年來在石墨烯光纖傳感器領域形成的基礎性、前沿性和創新性的研究成果。介紹了石墨烯的基本特性（力學、熱學、光學和電學性能）及石墨烯膜與基底間界面吸附力學行為；其次，結合光纖干涉型傳感技術優勢，闡述了新型石墨烯膜光纖Fabry-Perot（F-P）干涉型聲壓、溫度、濕度傳感器以及諧振式壓力傳感器的工作原理、敏感特性、制備工藝和性能測試，以及諧振式加速度傳感器的結構和測試等內容；分析了現階段該技術存在的問題，總結了未來發展趨勢。本書可供從事石墨烯傳感器研究的科技工作者閱讀，也可作為高等院校相關專業高年級本科生和研究生的參考書。
石墨烯光纖干涉型傳感技術 目錄
第 1章 石墨烯膜光纖F-P傳感器概述 1
1.1 石墨烯的基本性質 1
1.1.1 力學性質 1
1.1.2 光學性質 2
1.1.3 熱學性質 4
1.1.4 電學性質 5
1.2 石墨烯用于傳感器的優勢 6
1.3 石墨烯與基底間的界面吸附性質 7
1.4 石墨烯膜光纖F-P傳感器研究進展 8
1.5 本章小結 14
參考文獻 14
第 2章 懸浮石墨烯膜大撓度力學特性 19
2.1 薄膜大撓度非線性理論模型 19
2.1.1 馮·卡門圓薄板大撓度模型 19
2.1.2 Beams鼓泡法球殼模型 21
2.1.3 Wei J.分析模型 22
2.2 石墨烯膜大撓度有限元仿真 24
2.2.1 石墨烯圓膜有限元建模 24
2.2.2 非線性收斂準則分析 25
2.2.3 石墨烯膜大撓度特性仿真 25
2.3 石墨烯膜大撓度特性的影響分析 27
2.3.1 薄膜預應力 27
2.3.2 薄膜層數 29
2.3.3 薄膜半徑 29
2.3.4 彈性模量 30
2.4 本章小結 31
參考文獻 32
第3章 石墨烯膜與基底間界面吸附力學行為 33
3.1 膜與基底間界面吸附力學特性模型 33
3.1.1 基于Blister膜泡的石墨烯膜與基底間界面吸附力學模型 35
3.1.2 基于自由能的石墨烯膜與基底間界面吸附力學模型 38
3.2 影響膜與基底間界面吸附能的主要因素 39
3.2.1 薄膜厚度 39
3.2.2 基底表面粗糙度 40
3.3 膜與基底間界面吸附對薄膜壓力-撓度特性的影響分析 43
3.3.1 薄膜預應力 43
3.3.2 膜與基底間界面吸附能 44
3.4 石墨烯膜與基底間界面吸附能的測量 47
3.4.1 基于納米金顆粒的石墨烯膜吸附能直接測量 47
3.4.2 基于聲壓測試的石墨烯膜吸附能間接測量 54
3.5 本章小結 56
參考文獻 57
第4章 石墨烯膜光纖F-P干涉傳感特性 59
4.1 EFPI光纖傳感器基本概述 59
4.1.1 特點與優勢 59
4.1.2 工作原理 60
4.1.3 解調方法 61
4.2 石墨烯膜光纖F-P干涉特性的建模分析 66
4.2.1 F-P微腔的腔長損耗模型 66
4.2.2 石墨烯膜的光學反射率模型 68
4.2.3 石墨烯膜光纖F-P干涉特性的理論仿真 69
4.3 石墨烯膜光纖F-P干涉特性實驗 74
4.3.1 石墨烯膜反射率的F-P干涉測量 74
4.3.2 石墨烯膜光纖F-P干涉條紋對比度求解 80
4.4 本章小結 82
參考文獻 82
第5章 石墨烯膜光纖F-P聲壓傳感器 85
5.1 石墨烯膜光纖F-P聲壓傳感器原理分析 85
5.1.1 聲壓敏感模型 85
5.1.2 機械靈敏度 86
5.1.3 電壓靈敏度 89
5.2 石墨烯膜光纖F-P聲壓傳感器探頭的制作 91
5.2.1 石墨烯膜的懸浮轉移 91
5.2.2 F-P聲壓傳感器探頭的制備 92
5.3 石墨烯膜光纖F-P聲壓傳感器性能的影響實驗 94
5.3.1 聲壓實驗平臺的搭建 94
5.3.2 基底材料對聲壓響應的影響 95
5.3.3 石墨烯復合膜對聲壓響應的影響 99
5.3.4 大腔體結構對聲壓響應的影響 102
5.4 氧化石墨烯波紋膜光纖F-P聲壓傳感實驗 107
5.4.1 周邊固支圓波紋膜機械靈敏度分析 107
5.4.2 氧化石墨烯波紋膜光纖F-P聲壓傳感器制作 109
5.4.3 聲壓測試與分析 112
5.5 本章小結 114
參考文獻 114
第6章 石墨烯膜光纖F-P聲壓放大結構 116
6.1 聲壓放大結構的設計 116
6.1.1 人耳結構及其聲場增強機理 116
6.1.2 放大結構的力學建模 117
6.1.3 放大倍數的影響分析 123
6.2 聲壓放大結構的有限元仿真 125
6.2.1 放大結構的有限元建模 125
6.2.2 低頻聲壓響應仿真 127
6.2.3 動態聲場仿真 129
6.3 聲壓放大結構的小型化制作 132
6.3.1 聲壓放大結構的制作 132
6.3.2 F-P復合腔干涉抑制 133
6.3.3 聲壓放大結構的小型化 137
6.4 聲壓放大結構的性能評測與設計仿真 140
6.4.1 實驗平臺的搭建 140
6.4.2 聲壓放大性能實驗 140
6.4.3 聲壓放大組合結構的設計仿真 144
6.5 本章小結 147
參考文獻 147
第7章 石墨烯膜光纖F-P探頭溫度敏感特性 149
7.1 石墨烯膜光纖F-P探頭的溫度模型 149
7.1.1 石墨烯膜光學反射率的熱敏感性 149
7.1.2 懸浮石墨烯膜的熱變形 151
7.1.3 F-P腔的腔長熱變形 153
7.2 石墨烯膜光纖F-P探頭的溫度誤差補償 154
7.2.1 全光纖F-P探頭制作 155
7.2.2 基于玻璃焊料熔接的F-P探頭制作 155
7.2.3 FBG-EFPI復合的傳感器探頭制作 156
7.3 石墨烯膜光纖F-P探頭的溫度實驗 158
7.3.1 溫度測量實驗平臺的搭建 158
7.3.2 溫度對石墨烯膜光學反射率的影響 158
7.3.3 石墨烯膜光纖F-P探頭的溫度響應 160
7.4 本章小結 164
參考文獻 165
第8章 石墨烯膜光纖F-P濕度傳感器 167
8.1 石墨烯及氧化石墨烯的濕度敏感性質 167
8.1.1 石墨烯的濕度敏感性質 167
8.1.2 氧化石墨烯的濕度敏感性質 169
8.2 石墨烯膜光纖F-P探頭的濕度敏感響應 171
8.2.1 石墨烯膜F-P探頭的制備 171
8.2.2 濕度敏感特性實驗與分析 172
8.3 氧化石墨烯膜光纖F-P探頭的濕度敏感響應 177
8.3.1 氧化石墨烯膜F-P探頭的制備 177
8.3.2 濕度敏感實驗與分析 180
8.4 氧化石墨烯膜光纖F-P探頭的改進與濕度敏感響應 187
8.4.1 基于光子晶體光纖的F-P探頭 187
8.4.2 基于PVA/GO復合膜的F-P探頭 189
8.5 本章小結 191
參考文獻 191
第9章 石墨烯膜光纖F-P諧振式壓力傳感器 194
9.1 石墨烯諧振式傳感器的研究進展 194
9.1.1 石墨烯諧振器的研究進展 194
9.1.2 石墨烯諧振式壓力傳感器的研究進展 197
9.2 石墨烯膜光纖F-P諧振器的建模仿真 200
9.2.1 石墨烯膜壓力諧振敏感模型 200
9.2.2 光學激勵下石墨烯諧振特性研究 201
9.3 石墨烯膜光纖F-P諧振壓力實驗 209
9.3.1 諧振壓力實驗平臺的搭建 209
9.3.2 F-P諧振探頭的制備 211
9.3.3 諧振壓力傳感實驗 215
9.4 石墨烯膜光纖F-P諧振探頭的光熱響應實驗 218
9.4.1 F-P光熱激勵調諧實驗 218
9.4.2 熱應力對諧振壓力響應的影響實驗 219
9.4.3 石墨烯膜熱時間常數的光纖F-P諧振測量 221
9.5 本章小結 227
參考文獻 227
第 10章 石墨烯膜光纖F-P諧振式加速度傳感器 231
10.1 石墨烯諧振式加速度傳感器結構設計 231
10.1.1 石墨烯諧振式加速度計研究現狀 231
10.1.2 單軸石墨烯諧振式加速度計結構 233
10.1.3 單軸石墨烯加速度計特性仿真 236
10.2 壓力敏感的加速度傳感器探頭設計與制作 243
10.2.1 加速度傳感器的敏感結構設計 243
10.2.2 壓力敏感的加速度傳感器工作原理 245
10.2.3 壓力敏感的加速度傳感器探頭制作 248
10.3 加速度測量實驗與分析 250
10.3.1 加速度實驗平臺的搭建 250
10.3.2 石墨烯F-P諧振探頭的諧振響應測試 251
10.3.3 石墨烯F-P諧振探頭的靜壓敏感實驗 252
10.3.4 石墨烯諧振式光纖加速度計性能實驗 254
10.4 本章小結 256
參考文獻 256
1.1 石墨烯的基本性質 1
1.1.1 力學性質 1
1.1.2 光學性質 2
1.1.3 熱學性質 4
1.1.4 電學性質 5
1.2 石墨烯用于傳感器的優勢 6
1.3 石墨烯與基底間的界面吸附性質 7
1.4 石墨烯膜光纖F-P傳感器研究進展 8
1.5 本章小結 14
參考文獻 14
第 2章 懸浮石墨烯膜大撓度力學特性 19
2.1 薄膜大撓度非線性理論模型 19
2.1.1 馮·卡門圓薄板大撓度模型 19
2.1.2 Beams鼓泡法球殼模型 21
2.1.3 Wei J.分析模型 22
2.2 石墨烯膜大撓度有限元仿真 24
2.2.1 石墨烯圓膜有限元建模 24
2.2.2 非線性收斂準則分析 25
2.2.3 石墨烯膜大撓度特性仿真 25
2.3 石墨烯膜大撓度特性的影響分析 27
2.3.1 薄膜預應力 27
2.3.2 薄膜層數 29
2.3.3 薄膜半徑 29
2.3.4 彈性模量 30
2.4 本章小結 31
參考文獻 32
第3章 石墨烯膜與基底間界面吸附力學行為 33
3.1 膜與基底間界面吸附力學特性模型 33
3.1.1 基于Blister膜泡的石墨烯膜與基底間界面吸附力學模型 35
3.1.2 基于自由能的石墨烯膜與基底間界面吸附力學模型 38
3.2 影響膜與基底間界面吸附能的主要因素 39
3.2.1 薄膜厚度 39
3.2.2 基底表面粗糙度 40
3.3 膜與基底間界面吸附對薄膜壓力-撓度特性的影響分析 43
3.3.1 薄膜預應力 43
3.3.2 膜與基底間界面吸附能 44
3.4 石墨烯膜與基底間界面吸附能的測量 47
3.4.1 基于納米金顆粒的石墨烯膜吸附能直接測量 47
3.4.2 基于聲壓測試的石墨烯膜吸附能間接測量 54
3.5 本章小結 56
參考文獻 57
第4章 石墨烯膜光纖F-P干涉傳感特性 59
4.1 EFPI光纖傳感器基本概述 59
4.1.1 特點與優勢 59
4.1.2 工作原理 60
4.1.3 解調方法 61
4.2 石墨烯膜光纖F-P干涉特性的建模分析 66
4.2.1 F-P微腔的腔長損耗模型 66
4.2.2 石墨烯膜的光學反射率模型 68
4.2.3 石墨烯膜光纖F-P干涉特性的理論仿真 69
4.3 石墨烯膜光纖F-P干涉特性實驗 74
4.3.1 石墨烯膜反射率的F-P干涉測量 74
4.3.2 石墨烯膜光纖F-P干涉條紋對比度求解 80
4.4 本章小結 82
參考文獻 82
第5章 石墨烯膜光纖F-P聲壓傳感器 85
5.1 石墨烯膜光纖F-P聲壓傳感器原理分析 85
5.1.1 聲壓敏感模型 85
5.1.2 機械靈敏度 86
5.1.3 電壓靈敏度 89
5.2 石墨烯膜光纖F-P聲壓傳感器探頭的制作 91
5.2.1 石墨烯膜的懸浮轉移 91
5.2.2 F-P聲壓傳感器探頭的制備 92
5.3 石墨烯膜光纖F-P聲壓傳感器性能的影響實驗 94
5.3.1 聲壓實驗平臺的搭建 94
5.3.2 基底材料對聲壓響應的影響 95
5.3.3 石墨烯復合膜對聲壓響應的影響 99
5.3.4 大腔體結構對聲壓響應的影響 102
5.4 氧化石墨烯波紋膜光纖F-P聲壓傳感實驗 107
5.4.1 周邊固支圓波紋膜機械靈敏度分析 107
5.4.2 氧化石墨烯波紋膜光纖F-P聲壓傳感器制作 109
5.4.3 聲壓測試與分析 112
5.5 本章小結 114
參考文獻 114
第6章 石墨烯膜光纖F-P聲壓放大結構 116
6.1 聲壓放大結構的設計 116
6.1.1 人耳結構及其聲場增強機理 116
6.1.2 放大結構的力學建模 117
6.1.3 放大倍數的影響分析 123
6.2 聲壓放大結構的有限元仿真 125
6.2.1 放大結構的有限元建模 125
6.2.2 低頻聲壓響應仿真 127
6.2.3 動態聲場仿真 129
6.3 聲壓放大結構的小型化制作 132
6.3.1 聲壓放大結構的制作 132
6.3.2 F-P復合腔干涉抑制 133
6.3.3 聲壓放大結構的小型化 137
6.4 聲壓放大結構的性能評測與設計仿真 140
6.4.1 實驗平臺的搭建 140
6.4.2 聲壓放大性能實驗 140
6.4.3 聲壓放大組合結構的設計仿真 144
6.5 本章小結 147
參考文獻 147
第7章 石墨烯膜光纖F-P探頭溫度敏感特性 149
7.1 石墨烯膜光纖F-P探頭的溫度模型 149
7.1.1 石墨烯膜光學反射率的熱敏感性 149
7.1.2 懸浮石墨烯膜的熱變形 151
7.1.3 F-P腔的腔長熱變形 153
7.2 石墨烯膜光纖F-P探頭的溫度誤差補償 154
7.2.1 全光纖F-P探頭制作 155
7.2.2 基于玻璃焊料熔接的F-P探頭制作 155
7.2.3 FBG-EFPI復合的傳感器探頭制作 156
7.3 石墨烯膜光纖F-P探頭的溫度實驗 158
7.3.1 溫度測量實驗平臺的搭建 158
7.3.2 溫度對石墨烯膜光學反射率的影響 158
7.3.3 石墨烯膜光纖F-P探頭的溫度響應 160
7.4 本章小結 164
參考文獻 165
第8章 石墨烯膜光纖F-P濕度傳感器 167
8.1 石墨烯及氧化石墨烯的濕度敏感性質 167
8.1.1 石墨烯的濕度敏感性質 167
8.1.2 氧化石墨烯的濕度敏感性質 169
8.2 石墨烯膜光纖F-P探頭的濕度敏感響應 171
8.2.1 石墨烯膜F-P探頭的制備 171
8.2.2 濕度敏感特性實驗與分析 172
8.3 氧化石墨烯膜光纖F-P探頭的濕度敏感響應 177
8.3.1 氧化石墨烯膜F-P探頭的制備 177
8.3.2 濕度敏感實驗與分析 180
8.4 氧化石墨烯膜光纖F-P探頭的改進與濕度敏感響應 187
8.4.1 基于光子晶體光纖的F-P探頭 187
8.4.2 基于PVA/GO復合膜的F-P探頭 189
8.5 本章小結 191
參考文獻 191
第9章 石墨烯膜光纖F-P諧振式壓力傳感器 194
9.1 石墨烯諧振式傳感器的研究進展 194
9.1.1 石墨烯諧振器的研究進展 194
9.1.2 石墨烯諧振式壓力傳感器的研究進展 197
9.2 石墨烯膜光纖F-P諧振器的建模仿真 200
9.2.1 石墨烯膜壓力諧振敏感模型 200
9.2.2 光學激勵下石墨烯諧振特性研究 201
9.3 石墨烯膜光纖F-P諧振壓力實驗 209
9.3.1 諧振壓力實驗平臺的搭建 209
9.3.2 F-P諧振探頭的制備 211
9.3.3 諧振壓力傳感實驗 215
9.4 石墨烯膜光纖F-P諧振探頭的光熱響應實驗 218
9.4.1 F-P光熱激勵調諧實驗 218
9.4.2 熱應力對諧振壓力響應的影響實驗 219
9.4.3 石墨烯膜熱時間常數的光纖F-P諧振測量 221
9.5 本章小結 227
參考文獻 227
第 10章 石墨烯膜光纖F-P諧振式加速度傳感器 231
10.1 石墨烯諧振式加速度傳感器結構設計 231
10.1.1 石墨烯諧振式加速度計研究現狀 231
10.1.2 單軸石墨烯諧振式加速度計結構 233
10.1.3 單軸石墨烯加速度計特性仿真 236
10.2 壓力敏感的加速度傳感器探頭設計與制作 243
10.2.1 加速度傳感器的敏感結構設計 243
10.2.2 壓力敏感的加速度傳感器工作原理 245
10.2.3 壓力敏感的加速度傳感器探頭制作 248
10.3 加速度測量實驗與分析 250
10.3.1 加速度實驗平臺的搭建 250
10.3.2 石墨烯F-P諧振探頭的諧振響應測試 251
10.3.3 石墨烯F-P諧振探頭的靜壓敏感實驗 252
10.3.4 石墨烯諧振式光纖加速度計性能實驗 254
10.4 本章小結 256
參考文獻 256
展開全部
石墨烯光纖干涉型傳感技術 作者簡介
李成 北京航空航天大學副教授，從事先進傳感與智能儀器研究，主持國家自然科學基金、北京市自然科學基金、航空基金、航天基金、深圳創科委課題、CAST基金、國家重點實驗室基金等多項。發表國內外學術論文一百余篇；授權中國發明專利十五項，軟件著 作權三項。
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