英国天气对自动驾驶车辆雷达、激光雷达和摄像头视觉系统的影响

《Sensors》：Impact of UK Weather on Autonomous Vehicle Radar, LiDAR and Camera Vision Systems

　　

在这项工作中，提出了一种紧凑型双参数光纤传感器，用于温度、折射率以及无标记生物标志物相关测量。该传感器基于在光栅区内切割的啁啾光纤布拉格光栅（CFBG），留下3 mm、4 mm和5 mm的残余光栅长度。切割后，反射光谱变窄并形成清晰的旁瓣，从而可利用主带波长移位进行温度监测，而旁瓣强度变化用于折射率检测。在25 °C至80 °C范围内的温度标定显示近似线性响应，灵敏度接近10 pm/°C。在10–15%蔗糖溶液中的折射率标定显示，随着折射率增加，旁瓣强度单调下降，选定谷值特征的灵敏度达到约?220 dB/RIU，矩阵分析中约为?200 dB/RIU。在0%至35%蔗糖范围内的扩展标定证实，折射率依赖性响应在更宽范围内得以保持，但非线性有所增加。交叉灵敏度系数被纳入2×2灵敏度矩阵及其逆矩阵中，用于同时参数重建。在温度和蔗糖浓度联合变化下的额外测量表明，温度重建的均方根误差（RMSE）值在0.87–2.69 °C之间，具体取决于传感器和实验条件。最后，作为概念验证实验，将切割CFBG传感器用抗VEGF抗体进行生物功能化，并测试了在10^?15 M至10^?10 M范围内的VEGF检测。总之，所提出的设计简单、紧凑、与标准解调系统兼容，并显示出作为生物医学生物传感应用的热折射测量平台的潜力。

基于切割啁啾光纤布拉格光栅的双参数传感器及其生物传感应用

光纤传感器（Fiber Optic Sensor, FOS）因其结构紧凑、抗电磁干扰和生物相容性等优势，在温度、应变及折射率（Refractive Index, RI）测量中得到广泛应用。光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating, FBG）是实现波长编码传感的核心元件，但标准FBG主要响应温度和应变，RI传感需对外部结构进行修饰。啁啾光纤布拉格光栅（Chirped Fiber Bragg Grating, CFBG）具有周期渐变特性，可产生宽带反射谱，适合半分布式传感。然而，现有同时测量温度与RI的传感器多依赖化学蚀刻、拉锥或多芯光纤等复杂结构，不利于小型化和集成。为此，本研究提出一种在CFBG栅区内直接切割光纤的双参数传感方案，旨在以单光栅结构实现温度与RI同步测量，并探索其在生物标志物检测中的潜力。该论文发表在《Sensors》期刊。

研究人员采用商用CFBG（Technica Optical Components LLC，中国天津），通过切割保留3、4、5 mm残余栅长，形成半分布式谐振腔。主要技术方法包括：CFBG切割工艺；利用主带波长位移测温和旁瓣强度测RI的光谱解调方法；建立2×2交叉灵敏度矩阵并求逆以重建温度和RI；以及对抗血管内皮生长因子（Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF）抗体的生物功能化，用于无标记检测。

结果如下：

3.1 光谱特性
切割后，原始宽谱（约40 nm）被压缩至几纳米宽的窄主带，并产生清晰旁瓣。若残余栅长过短（仅1–2 mm），光栅会被完全消除，因此需保留足够长度。

3.2 温度灵敏度分析
在25–80 °C范围内，主带反射峰随温度线性红移。