折射率傳感器的案例
基于lumerical fdtd模擬等離子共振吸收的折射率傳感器
<p class="ql-align-justify">在表面等離子體激元學研究中，金屬納米粒子的光學特性是許多應用的基礎，例如化學和生物醫學傳感、 表面增強光譜、和近場掃描光學顯微鏡。金或銀納米粒子中的電子與入射光場相互作用時產生局域表面等離子體共振 (LSPR)。這種 LSPR 現象強烈依賴于納米結構的尺寸、形狀和周圍介電環境。特別是后者 的依賴性開辟了一條折射率傳感的道路，對于一定的折射率變化，LSPR現象將導致較大的光譜偏移，從而可以檢測介電環境微小的變化。在實際應用中，金屬納米結構的損失是不可避免的。 為了實現低損耗器件，人們通過優化結構幾何形狀和使用增益材料來降低損耗。超材料是共振金屬納米結構，其晶胞遠小于光的工作波長，通過正確設計超材料中的電磁響應，可以實現完美的吸收。一般來說，在實際應用中，理想的吸收體對入射角和光的偏振不敏感。</p><p class="ql-align-justify">我們的傳感器方案提出了潛在的折射率傳感器平臺，其中局域表面等離子體共振傳感基于簡單的反射率測量，只需使用單波長光源就可完成。圖 1 展示了吸收體傳感器結構的幾何形狀。它由兩個功能層組成：最上層是金納米盤陣列，最下層是金鏡，這兩層由 MgF2 電介質隔開。該結構設計為在垂直入射時在 x 和 y 方向上與偏振無關。</p><div contenteditable="false" width="100%" class="ql-align-justify"><img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-axegupay5k/f60824320abb41ac838d27131f57563b~noop.image?
展開 026 – FDTD超表面折射率傳感器（僅模型文件，120元） ￥120
026 – FDTD超表面折射率傳感器（僅模型文件，120元）
基本介紹：
主要內容：根據發表在物理學報上的論文《X-兩環結構的光學特性研究，作者：潘庭婷等》，用Lumerical FDTD重復了其中的所有內容（共24張圖） ；
基于Lumerical FDTD Solution求解，使用的軟件版本為Lumerical 2018a；
計算所需的內存：2 GB；
涉及的內容：在Sructure group中自己編寫腳本構建復雜結構、自定義網格、透射率監視器、在Analysis分析組中自己編寫腳本計算2D電荷分布、參數掃描、在Script Editor中自己編寫腳本畫組合圖 等；
繪制了：不同結構參數的透射率、不同結構參數的電場分布、電荷分布、當該結構用作傳感器時的靈敏度（共24張圖）；
本案例僅包含模型文件，但有一個如何運行的簡單說明，購買后不附帶答疑指導。
包含的文件截圖：
詳細描述：
如上圖所示，由 Au 材料制成的超表面放置在SiO2襯底上。圖中 ，外環內直徑 R2= 260 nm、內環內直徑 R1= 180 nm，X的臂長 L= 120 nm、角度 θ = 90°，內外環及X的寬度均為 20 nm、厚度 H 均為60 nm、兩環之間的距離 = 20 nm，周期 P = 400 nm。
本文模擬過程中采用Drude模型，可以表示為：
利用 FDTD 方法建立模型，采用波長范圍為 400 ~ 3000 nm 的平面波，沿 z 方向向下垂直入射金屬表面，偏振方向沿 x 方向。x和y方向上設置成周期邊界條件(periodic)，z 方向設置為吸收邊界條件(PML)。
展開 測量食用油品質的折射率可以用什么儀器？
折射率是食用油品質的一項重要指標。油品的混合濃度、油品是否摻假可以通過其折射率之間的差別來進行有效的甄別。特別是在鑒別食用油品質及地溝油時。不同種類的食用油折射率有所差別, 同一種油不同產品之間由于含水量和雜質的不同, 其折射率也有很大的差別。摻假的油類或地溝油與同種類正常油品的成分有明顯的不同, 有時在色澤上也有很大的變化 其折射率更會有所不同。
為測量食用油折射率，基于泰曼-格林干涉儀，在室溫20℃、光源波長632.8 nm條件下，通過面陣CCD相機拍照獲取食用油的干涉條紋圖像，并利用圖像處理技術，快速測量出不同食用油樣品干涉條紋的移動量，進而求得其折射率。為提高檢測效率關于測量食品的折射率儀器工采網推薦使用加拿大FISO 光纖折射率傳感器 - FRI。
FRI是一種光纖折射率傳感器，作為一種小型傳感器，FRI可以提供在線折射率測量，同時使用它可以持續對任何過程進行監控，不管這種過程是工業過程還是食品工程的化學過程，這樣就排除了人工采樣和測量一致性的問題。此外，FRI傳感器還可在不同的溫度、EMI和其他條件變化的環境下正常工作。在任何涉及流體化學和流體質量控制的應用中，包括冷卻系統，上述研發部門的工程師們可能需要通過在一段時間內，監控具體特性的性能來改善過程和產品技術。而在運行、過程、制造過程或產品的整個生命周期，特定的產品性能變化將在折射率上表現出來。
FRI光纖折射率傳感器是測量工業、化學和食品加工過程中流體折射率的理想產品。它們也常被用來測量油濃度比例。對于儀器行業的工程師而言，這種經現場驗證的解決方案無疑是一種寶貴的資產。FRI光纖折射率傳感器為業內現有應用提供了更好更可靠的折射率測量，同時，該傳感器也具備惡劣條件下持續在線監控流體折射率的新擴展能力。
展開 光纖折射率在油水混合物濃度檢測的設備中的應用
FRI是一種光纖折射率傳感器，為業內現有應用提供了更好更可靠的折射率測量，同時，該傳感器也具備惡劣條件下持續在線監控流體折射率的新擴展能力。此類傳感器是測量工業、化學和食品加工過程中流體折射率的理想產品。它們也常被用來測量油濃度比例。對于儀器行業的工程師而言，這種經現場驗證的解決方案無疑是一種寶貴的資產。
工采網的一款加拿大FISO光纖折射率傳感器- FRI基于沖液Fabry-Perot光學腔體的長度變化，以精確測定流體的折射率。沖液Fabry-Perot光學腔體的長度與流體樣品的折射率呈正比。因此，采用白光干涉技術測量Fabry-Perot腔體長度，即可測定折射率。我們能夠提供兩種FRI光纖折射率傳感器型號: FRI-BA 和FRI-NP。前者為小型迷你封裝，后者為堅固的不銹鋼封裝，適合工業領域的應用。
此外，FRI傳感器還可在不同的溫度、EMI和其他條件變化的環境下正常工作。在任何涉及流體化學和流體質量控制的應用中，包括冷卻系統，上述研發部門的工程師們可能需要通過在一段時間內，監控具體特性的性能來改善過程和產品技術。而在運行過程、制造過程或產品的整個生命周期，特定的產品性能變化將在折射率上表現出來。使用FRI折射率傳感器，可在挑戰惡劣環境中對目標展開全面的折射率分析。即使在惡劣的溫度、EMI、濕度環境和多變的簡易標定情況下，光纖信號調理器依然具備測量折射率的能力。
展開 
Lumerical案例| 基于漸變折射率透鏡的邊緣耦合器
近期，Xu等科研人員在《JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY》發表的研究成果，為這一難題提供了創新解決方案——一種基于梯度折射率（GRIN）透鏡并輔以互補錐結構的邊緣耦合器 ，實現了標準單模光纖（SMF）與硅波導的低損耗、寬帶寬、偏振不敏感耦合，同時顯著簡化了制造工藝，為硅基光子芯片的實用化進程提供了重要支撐。
硅光子耦合技術的現狀與挑戰
硅基光子芯片憑借低延遲、高傳輸速率等優勢，成為5G、云計算等領域的核心載體。然而，硅材料無法集成片上光源，需通過外部光纖與片上波導耦合實現光信號傳輸。目前主流的耦合方式中，光柵耦合存在損耗高、偏振敏感等局限；傳統邊緣耦合雖性能更優，但在適配標準單模光纖（SMF，模場直徑10.4μm）時，常因模場失配導致損耗增加，且復雜結構（如多層、3Dtaper）加劇了制造難度。
基于漸變折射率（GRIN）透鏡的邊緣耦合器因工藝穩定、偏振不敏感等特性被寄予厚望，但傳統設計需數十層交替材料，如Loh 等人設計的邊緣耦合器需要40對Si-SiO?交替層，Lim 等人的設計需要20層以上，這無疑增加了制造復雜性和成本。如何在簡化結構的同時保持高性能，成為該領域的核心挑戰。
創新設計：GRIN透鏡與互補錐結構的協同優化
（一）整體結構：兩層協同實現高效模場轉換
該耦合器基于標準SOI晶圓（BOX厚度3μm，頂層硅220nm），由GRIN透鏡與互補錐結構組成，如圖1所示。GRIN透鏡含5層SiON薄膜，折射率自上至下遞增，將SMF的10.4μm模場垂直壓縮至3.5μm并聚焦于底層；互補錐結構由SiON錐與Si逆錐構成，進一步壓縮模場至硅波導尺寸，實現高效匹配。
展開 RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—階躍折射率光纖
該腳本程序含有自定義表格，可方便用戶進行階躍折射率光纖特性分析。（友好的自定義模型）
用戶輸入纖芯直徑、數值孔徑等光纖參數，可計算模式半徑、模場面積及有效折射率。同時，也可繪制強度分布等圖形。
PH/ORP/電導率傳感器在冷卻塔監測中的應用
Stratos系列分析儀是推薦的變送器。
投資回報率
使用Memosens技術，您可以減少維護和維護測量回路所需的時間和成本：
通過將德國knick MemosensPH傳感器SE 555、ORP傳感器SE 565和環形電導率傳感器SE 680與Stratos系列中的變送器配合使用，您將大大減少校準和傳感器更換頻率以及庫存傳感器的數量。同時，簡化維護將降低人員成本。
對冷卻回路中的化學過程進行自動化監測和控制，不僅可以減少成本密集型的腐蝕破壞，而且可以減少維修所需的水和化學品的數量。這延長了整個系統的使用壽命。
展開 工業廢水處理監測用到的PH/ORP/溶解氧/電導率傳感器
在溫度、壓力不變的情況下，電導率的差異反映著鹽度的變化。根據這個原理，可以由測定海水的電導率來推算海水的鹽度
制藥用水電導率通常使用的單位是μS/cm，電導池常數為0.01 ~1.0cm-1的電導率傳感器。電導池常數取決于傳感器的幾何形狀，是用兩個電極板之間的有效截面面積除以電極板之間的距離。電導池常數是電導率測量的主要校準參數。在使用在線電導率時，國際上使用μS/m 作為在線電導率值的單位，1μS/m 相當于0.01μS/cm。超純水25℃時的電導率是 0.055μS/cm，典型的制藥用水電導率 (25℃時) 高限值為0.3~5μS/cm。美國pHionics Inc STS系列 電導率傳感器4102特點：根據數據記錄儀或遙測儀器(RTU)的縮放比例，測量電導率、總溶解固體(TDS)或鹽度的4電池電極，輔助性0-50°C溫度傳感器，2線制，STS系列 電導率傳感器4102 廣泛應用于：工業廢水，廢水治理，環境修復，地下水監測，鹽水入侵，農田徑流 ，礦業污染，水產業
溶解氧(DO)是指溶解于水中的氧的含量，它以每升水中氧氣的毫克數表示。溶解在水中的氧稱為溶解氧，溶解氧以分子狀態存在于水中。水中溶解氧量是水質重要指標之一，也是水體凈化的重要因素之一，溶解氧高有利于對水體中各類污染物的降解，從而使水體較快得以凈化;反之，溶解氧低，水體中污染物降解較緩慢。
水中溶解氧含量一般情況下受到兩種作用的影響：一種是使DO下降的耗氧作用，包括好氧有機物降解的耗氧，生物呼吸耗氧;另一種是使DO增加的復氧作用，主要有空氣中氧的溶解，水生植物的光合作用等。這兩種作用的相互消長，使水中溶解氧含量呈現出時空變化。
水被有機物污染后，由于好氧菌作用使其氧化，消耗掉溶解氧。如果得不到空氣中氧的及時補充，那么水的溶解氧就減少，最終導致水體變質。所以把溶解氧作為水質污染程度的一項指標。
展開 我國傳感器芯片市場國有化率不足10%
在10月11日召開的紀念集成電路發明60周年學術會議上，中科院院士、中國科學院上海微系統與信息技術研究所所長王曦表示，傳感器是未來智能感知時代的重要基礎，根據調研機構Yole數據，傳感器市場已經超過400億美元，到2020年則接近600億美元。目前，我國傳感器芯片市場國有化率不足10%，進口依賴問題較集成電路整體情況更為嚴重。
王曦表示，智能傳感器是人工智能的基石，傳感器發展呈現出根據應用不斷創新、成本持續下降、功能不斷集成、智能化發展及企業系統化布局等趨勢特征，汽車、智能手機是傳感器應用規模較大且集中的領域，物聯網、工業物聯網、醫療健康等領域目前也蓬勃發展。
“目前中國車用MEMS產業已經成為整個MEMS傳感器產業增長速度最快的領域”，王曦指出，2016年，中國應用汽車領域的智能傳感器市場規模達到48億美元，2016年-2019年期間，預計汽車智能傳感器市場復合年增長率6.5%，到2020年，市場規模將達到93億美元。
現有汽車傳感器經過數十年發展，已經呈現寡頭壟斷局面。王曦表示，“汽車MEMS市場為例，第一名Bosch(博世)的市場份額高達30%，前十名廠商的市場份額合計約90%，市場高度集中，幾乎沒有中國的份額。同時，由于汽車電子供應鏈認證周期長，行業壁壘搞，造成產業鏈格局穩定，進入難度極高，建議中國新進廠商關注新興領域。”
不只是汽車傳感器，王曦表示，我國智能手機領域的傳感器也幾乎全部采用國外產品，比如華為P9智能手機共采用9顆傳感器，僅MEMS麥克風采用歌爾產品，小米MI 5共采用8顆傳感器，全部為國外產品。
王曦介紹，我國傳感器芯片市場國有化率不足10%，進口依賴問題較集成電路整體情況更為嚴重，國產芯片基本全部為低端產品，本土企業難以參與高端市場競爭。
展開 我國傳感器芯片市場國有化率不足10%
在10月11日召開的紀念集成電路發明60周年學術會議上，中科院院士、中國科學院上海微系統與信息技術研究所所長王曦表示，傳感器是未來智能感知時代的重要基礎，根據調研機構Yole數據，傳感器市場已經超過400億美元，到2020年則接近600億美元。目前，我國傳感器芯片市場國有化率不足10%，進口依賴問題較集成電路整體情況更為嚴重。
王曦表示，智能傳感器是人工智能的基石，傳感器發展呈現出根據應用不斷創新、成本持續下降、功能不斷集成、智能化發展及企業系統化布局等趨勢特征，汽車、智能手機是傳感器應用規模較大且集中的領域，物聯網、工業物聯網、醫療健康等領域目前也蓬勃發展。
“目前中國車用MEMS產業已經成為整個MEMS傳感器產業增長速度最快的領域”，王曦指出，2016年，中國應用汽車領域的智能傳感器市場規模達到48億美元，2016年-2019年期間，預計汽車智能傳感器市場復合年增長率6.5%，到2020年，市場規模將達到93億美元。
現有汽車傳感器經過數十年發展，已經呈現寡頭壟斷局面。王曦表示，“汽車MEMS市場為例，第一名Bosch(博世)的市場份額高達30%，前十名廠商的市場份額合計約90%，市場高度集中，幾乎沒有中國的份額。同時，由于汽車電子供應鏈認證周期長，行業壁壘搞，造成產業鏈格局穩定，進入難度極高，建議中國新進廠商關注新興領域。”
不只是汽車傳感器，王曦表示，我國智能手機領域的傳感器也幾乎全部采用國外產品，比如華為P9智能手機共采用9顆傳感器，僅MEMS麥克風采用歌爾產品，小米MI5共采用8顆傳感器，全部為國外產品。
王曦介紹，我國傳感器芯片市場國有化率不足10%，進口依賴問題較集成電路整體情況更為嚴重，國產芯片基本全部為低端產品，本土企業難以參與高端市場競爭。根據Yole數據，排名前三十的傳感器廠商中，中國僅有歌爾股份、瑞聲科技躋身其中。
展開 【EDF開源CAE】基于Code_Aster對EPR安全殼含水率傳感器的標定
這些老化現象均與混凝土中含水率隨時間的演變相關。準確的測量含水率可以更好地預測混凝土含水率隨時間的演變，從而更好的預測混凝土結構在壽期內不同階段的性能。
堿骨料反應
鋼筋銹蝕
TDR（Time DomainReflectometry，時域反射測定法）是一種測量混凝土結構中含水率的方法。混凝土等孔隙介質的相對介電常數與其含水率具有相關性，TDR方法通過測量計算電磁波通過傳感器探針的時間來獲得混凝土的相對介電常數，然后根據介電常數與含水率的定量關系獲得混凝土的含水率。
在本案例中，首先需要進行混凝土試塊試驗來標定混凝土介電常數與水含率的定量關系。混凝土試塊試驗一般只能得到整個試塊的含水率，而不能直接獲得傳感器測量區的含水率。
TDR
傳感器
混凝土試樣試驗
本研究的目的為借助有限元熱-水力-力學（THM）耦合建模方法來標定混凝土相對介電常數與水含率的定量關系，并且同時進行混凝土試樣的干燥和再加濕試驗，通過重量分析獲得試樣中水含率的變化，從而驗證數值研究的某些因素（例如幾何形狀和溫度）的影響。基于試驗結果對仿真模型參數進行調優，給出Flamanville 3反應堆廠房的C60 BHP高性能混凝土的相對介電常數-水含率校準曲線。
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一款電容型高頻介電常數測量、非接觸式感知的糧食含水率傳感器-GMS1081-C
糧食含水率檢測傳感器是一種專門用于測量糧食中水分含量的精密儀器，其核心功能在于通過特定的技術原理，快速、準確地獲取糧食的水分數據，為糧食的儲存、加工及貿易提供重要依據。
糧食含水率檢測傳感器主要基于電容式、電阻式或微波式等原理進行工作。電容式傳感器通過測量糧食與傳感器之間形成的電容變化來推算水分含量，其優點在于測量快速、非破壞性，但對糧食的密度和溫度有一定要求。電阻式傳感器則是利用糧食水分對電阻的影響來測量，結構簡單，成本較低，但易受環境因素干擾。微波式傳感器則通過發射和接收微波信號，分析信號在糧食中的衰減和相位變化來測量水分，具有測量準確、穿透力強等優點，但設備成本較高。
工采網代理的糧食含水率傳感器 - GMS1081-C（Grain Moisture Sensor）是一款電容型高頻介電常數測量、非接觸式感知的智能液位傳感器，適用于糧食含水率、溫度的檢測。傳感器內嵌敏源高精度數字電容傳感芯片、溫度芯片、微處理器及算法，典型含水率測量精度達±1%、測溫精度±0.5℃；基于RS485的MODBUS通信協議，可在線升級傳感器固件及算法；支持多節點級聯，便于分布式測量空間含水率和溫度變化。
展開 基于連續域束縛態（BIC）的生物傳感器仿真復現
準BIC共振所對應的超表面相關的表面電荷主要積聚在諧振器的邊緣以及較寬的間隙區域，形成了一個電偶極子和磁偶極子的耦合效應，因此在準BIC情況下，會產生Fano線形的新諧振峰。同時，這表明電磁能量集中在諧振器的邊緣，意味著與痕量分析物相互作用的可能性更高。
圖6 仿真準BIC時表面電流分布情況。左圖為論文結果，右圖為復現結果。
最后，為了研究所提出的超表面的光學傳感性能，采用具有一定厚度的分析物進行模擬。為了涵蓋太赫茲傳感研究中使用的生物醫學材料，我們調節分析物的介電常數對光譜進行分析，如圖7所示，來比較準BIC模式和本征模式的傳感性能。折射率生物傳感器的靈敏度S定義為Δf/Δn，其中Δf是將分析物置于超表面上時的共振頻率偏移，Δn 表示模擬分析物的折射率。準BIC模式的電磁能量集中在諧振器的邊緣，而本征模式的電磁能量位于諧振器中間的連接處（圖6）。從圖中可以計算得出，本征峰的靈敏度317 GHz/RIU，準BIC峰的靈敏度為523 GHz/RIU，這進一步說明了準BIC共振相對于本征共振具有更出色的傳感能力。
圖7 本征峰與準BIC峰的仿真模擬結果
太赫茲超表面生物傳感技術因其獨特的優勢使其在下一代高靈敏、快速、無損生物分子檢測技術中占據核心地位，正處于一個充滿活力的快速發展期。未來，隨著跨學科合作的深入和技術壁壘的不斷突破，該技術不僅將深刻變革生物醫學檢測的面貌，更將在精準醫療、生命科學研究和公共健康安全等領域發揮不可替代的關鍵作用，開啟生物分子檢測的新時代。
展開 光纖傳感器檢測太陽能電池板是否殘缺
光波在光纖中傳播的特征參量會因外界因素的作用而間接或直接地發生變化，由此光纖傳感器就能分析探測這些物理量、化學量和生物量的變化。工采網加拿大FISO光纖信號調節器光纖傳感器- FTI-OEM-STD是一種單通道、電池供電的光纖信號調節器，專為所有的FISO光纖傳感器配套設計。它是多種工業和研發應用中進行單點測量的理想型通用設備。由于采用了標準的RS232通訊端口和+10V的可調節模擬輸出，用戶可以輕易獲得FTI-OEM-STD的光學輸入信道。此外，用戶可以對此元件的內部閃存固件進行升級和更新。可為后期恢復將數據存儲在內存緩沖器中，也可通過FTI-OEM-STD背板上的可調節+10V信號，直接將其發送至任何模擬輸入信號的讀取設備中。
FTI-OEM-STD調節器中有一個不易丟失的存儲緩沖器，它的存數上限為50000數據點。在前面板界面使用RS -232遠程控制命令，或使用產品自帶的更簡單的軟件FISO命令，可以對數據記錄順序、持續時間和其它提取以及數據處理參數進行編程。
另一方面FISO的光纖溫度、壓力、應變、折射率和位移傳感器都不受RF和微波輻射干擾，同時它們還具備耐高溫、本安和無F擾的特點。由于各傳感器均被分配了七位儀表系數，故FT1-10調節器能夠自動識別傳感器類型，這將減少用戶的測試設置時間。
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