臺灣博碩士論文加值系統

因應感測器效能近年來隨科技進步而提升，研發並製備高敏感度與高精準性之感測器足步成為當下研究主流趨勢，本研究論文提出以長周期光纖感測器(Long Period Fiber Grating Sensor) 為基礎，將其拉伸至擁有最大共振反應之直徑後封裝，並以蝶豆花材料(Clitoria ternatea) 為主之矽烷鍍膜(Silane Coating) 以增加其對於酸鹼濃度檢測之靈敏度與反應率，用以量測不同溶液之酸鹼濃度，並同時探討在不同工作溫度下之反應率及感測靈敏度之變化 。
本研究共使用三種不同條件之光纖柵感測器，其條件分別為週期 600 μm/直徑 55 μm、週期620μm/直徑 55 μm 與週期 620 μm/直徑 65 μm 之光纖柵感測器，經軸向應力拉伸實驗至最靈敏的感測位置後施以封裝固定保護感測區域，再以蝶豆花矽烷鍍膜，後以不同酸鹼濃度試液 (本文採用 pH 4.60 、pH 5.18 5.18、pH 6.14 、pH 7.35 、pH 9.40 與 pH 10.06 ) ，探討鍍膜前後的感測靈敏度，再以相同條件試液加熱至80 °C ，確認此種感測器能置於極端工作環境下仍保有靈敏度與特性。

The capability of sensor devices is continuously improving over the past few years, research and development of sensor devices with high accuracy and sensitivity is becoming more and more popular in nowadays. This paper applied three different types of LPFG sensor, including period 600μm/d=55μm, period 620μm/d=55μm and period 620μm/d=65μm, tensioning the fiber until it’s having maximum transmission loss, then assembled after coated with Clitoria ternatea based materials to increase the responsibility and sensitivity to pH. Then, assemble for protecting the structure and sensitivity, put the LPFG under deployed pH liquid with condition pH4.60, pH5.18, pH6.14, pH7.35, pH9.40 and pH10.16, also, heating to 80 degrees to confirm whether the behavior is kept while working in an extreme environment.

摘要 I
Abstract III
誌 謝 IV
總目錄 V
表目錄 VII
圖目錄 VIII
1. 緒論 1
1-1前言 1
1-2光纖光柵感測器發展現況 2
1-3研究目的 3
2. 理論及文獻回顧 5
2-1 光纖光柵感測器發展 5
2-1-1應變感測原理 5
2-1-2光纖光柵製作 7
2-2 光纖光柵感測器應用 9
2-2-1溫度感測器 10
2-2-2壓力感測器 11
2-2-3氣體濃度感測器 12
2-2-4酸鹼濃度感測器 13
3. 實驗 14
3-1 實驗流程 14
3-1-1光纖光柵加工 15
3-1-2確認感測訊號 15
3-1-3封裝感測器 15
3-1-4調製酸鹼濃度試液 16
3-1-5感測區與表面鍍膜 16
3-1-6酸鹼濃度感測(常溫與高溫) 16
3-2實驗步驟 17
3-2-1光纖光柵製作 17
3-2-2感測器拉伸 18
3-2-3感測器封裝 20
3-2-4感測器鍍膜 22
3-2-5 檢測試液之酸鹼濃度值 23
4. 結果與討論 25
4-1 長週期光纖光柵感測器拉伸實驗 25
4-1-1 週期600μm/直徑55μm光纖執行拉伸實驗 26
4-1-2 週期620μm/直徑55μm光纖執行拉伸實驗 27
4-1-3 週期620μm/直徑65μm光纖執行拉伸實驗 28
4-1-4拉伸實驗結果 29
4-2 以拉伸後之光纖光柵感測酸鹼濃度 30
4-2-1 週期600μm/直徑55μm光纖感測酸鹼濃度試液 31
4-2-2 週期620μm/直徑55μm光纖感測酸鹼濃度試液 33
4-2-3 週期620μm/直徑65μm光纖感測酸鹼濃度試液 35
4-2-4 鍍膜前酸鹼濃度感測結果 37
4-3 蝶豆花鍍膜光纖光柵感測酸鹼濃度 39
4-3-1 週期600μm/直徑55μm光纖感測酸鹼濃度試液 40
4-3-2 週期620μm/直徑55μm光纖感測酸鹼濃度試液 42
4-3-3 週期620μm/直徑65μm光纖感測酸鹼濃度試液 44
4-3-4 鍍膜後酸鹼濃度感測結果 46
4-3-5 比較酸鹼濃度感測結果 (週期600μm, 直徑55μm) 48
4-3-6 比較酸鹼濃度感測結果 (週期620μm, 直徑55μm) 50
4-3-7 比較酸鹼濃度感測結果 (週期620μm, 直徑65μm) 52
4-3-8 總結酸鹼濃度感測結果 54
4-4 加熱試液對於感測結果之變化 56
4-4-1 週期620μm/直徑55μm 感測高溫酸鹼試液 57
4-4-2 週期620μm/直徑65μm 感測高溫酸鹼試液 59
4-4-3 高溫酸鹼濃度感測結果 61
4-4-4 總結高溫感測酸鹼濃度結果 63
5. 結論與未來研究方向 65
6. 參考文獻 68

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