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图5 折射率测量重复性曲线 图8 折射率变化对λn和λT的影响曲线

图6 折射率测量稳定性曲线
图9 温度测量输出光谱

温的变化造成的影响,为了探究温度变化对折射率的测量的具体
图10 温度变化对λn和λT的影响曲线
影响,我们进行了折射率和温度的同时测量实验.
2、折射率－温度测量实验
在反射式光纤SPR传感器的基础上,通过在一部分金膜区域
外涂覆PDMS来实现温度的测量.PDMS是一种具有高负热光系数的
敏感材料,随着温度的升高,PDMS的折射率降低,由于传感器探头
外一部分介质由液体变为PDMS,输出光谱会出现两个谐振波长不
同的谐振谷,分别用¸n(nm)和¸T(nm)表示.将该传感探头接入液
体折射率和温度检测系统,对其性能进行测试.首先对传感器进
行折射率测量实验,期间保持温度不变(45±C),得到图7所示图
谱.随着折射率的增加,¸n发生明显红移,忽略测试条件时温度的
轻微扰动,发现¸T并未发生明显移动,这是因为凝固后的PDMS折 度的降低右侧谐振波长¸λ T 明显右移,左侧谐振波长¸λ n 轻微右
射率不会随着外界溶液折射率的改变而发生变化,而未涂覆PDMS 移,这也证明了温度变化确实会对两个谐振波长都产生影响,解
的探头部分对折射率变化依旧有着很高的灵敏度,如图8所示,其 释了图6中出现的波长波动问题.图10给出了温度T(°C)变化对
中: λ T 和λ n 影响的曲线,其中:
λ＝1764.3n-1763.2 (4) λ T =-1.02T+893.2 (5)
随后保持溶液折射率不变(1.3331RIU),通过液体自然降温 λ n =-0.2T+602 (6)
来得到SPR谐振波长与温度变化之间的关系.如图9所示,随着温 由上述实验结果我们发现,温度T的变化会对λT和λn都产
图7 折射率测量输出光谱 生影响,而折射率n的变化只会对λn产生影响,为了解决温度波
动给折射率测量带来的交叉敏感问题,本文引入双波长矩阵方法
[16]
.结合式(4)、式(5)和式(6),可以得到本传感系统的双波长矩
阵为:

（7）
所以,该传感器对于折射率和温度变化的表达式为:

（8）
（9）

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