在各种工业过程中，液滴撞击到固体表面形成液膜的现象广泛存在，如选择性催化还原（SCR）系统中汽车尾气排放管上尿素溶液液膜的形成等。对液膜进行定量分析不仅能更好的了解液膜形成和蒸发这个极其复杂的物理过程的本质，也对优化所涉及的各种工业过程具有非常重要的意义。在许多情况下，溶液液膜厚度以及液膜内部的成分浓度是密切相关的，对其机理等的研究中这些参数相互耦合，给模型建立和求解带来困难。传统的测量方法只能实现对单个参数(厚度或浓度)的测量，无法同时测量。本项目基于比尔-朗伯定律建立溶液液膜多参数反演模型。基于不同浓度的溶液在红外区域高精度的吸收光谱，通过对溶液吸收系数与浓度的关系进行优化分析组合两个波数位置，实现对溶液厚度及浓度高精度、高灵敏度的测量。

本光纤光栅传感解调模块基于体光栅+阵列探测器+FPGA，具有动态响应频率高的优点。自带Labivew可安装程序，可实时显示光纤光栅的波长。通过改变光纤光栅传感头的结构，可应用于交通、电力、石化、建筑、核及航空等领域温度（分布）、应力（分布）、应变（分布）、加速度、电流等的监测。 图1 基于体光栅+线阵探测器+FPGA的解调模块 图2 基于Labview的上位机解调界面

基于光纤传感的工程结构长期监测技术方法，解决了长大线状结构全寿命周期的长期、实时、在线监测

热释电红外气体传感器是指采用热释电薄膜材料制备的敏感元件，利用极性气体的对特定红外光谱的吸收特性，采用郎伯比尔定律实现对气体浓度的测量分析的传感器，其核心元件是热释电薄膜敏感元。 主要功能与应用领域：热释电红外气体传感器是一种新型的传感器，它可以自我抑制零点漂移，具有精度高、选择性好、灵敏度高、测量范围宽、寿命长，不中毒，不依赖氧气等特点。与传统的半导体型、催化燃烧型和电化学型气体传感器相比，技术优势明显因此，特别适合红外气体传感器逐渐在各种气体监控网络中的应用。 图1 含有双Si杯微桥绝热结构的器件示意图 图2红外气体监测器样机 特色及先进性：本团队采用纳米自缓冲层技术制备的热释电薄膜材料具有高热释电系数的特点。通过自缓冲层技术控制热释电薄膜与电极之间的界面特性，实现热释电薄膜的择优取向生长，制备了低漏电流密度、高热释电系数的热释点薄膜材料，掌握了红外气体传感器核心元件的材料生长、器件设计与加工的核心技术。 技术指标：热释电系数大于1x10-6Ccm-2K-1，器件探测率大于1x108cmHz1/2W-1。 能为产业解决的关键问题和实施后可取得的效果：本成果目前主要应用于有毒、有害等危险气体的监测，在工业生产监控、矿山安全、环境保护等领域，应用前景广阔。功能完善、系统兼容性好、经久耐用、长期稳定性好、测量精度高、校正周期长的便携式气体检测仪和红外气体检测传感器，替代催化燃烧型产品和进口红外产品，提高现有气体监控系统的稳定性和可靠性，提升装备性能，防范工业生产中违规气体排放、危险气体如瓦斯等导致的安全生产事故的发生，同时改善现有安全监控系统、检测仪器维护量大的问题。

光纤分布式声波检测技术（DAS）在油气勘探领域的地面地震波检测、井中地震波检测、井中分布式垂直地震剖面（VSP）数据获取、水力压裂的安全监测与改善，长距离油气管道的安全与泄漏监测，周界安防与侦听、大型结构健康监测等领域有着广泛的应用前景。 （1）在石油开采监测的应用方面。光纤分布式声波检测技术在超高密度地面/井中地震波数据采集领域是一项革命性的新技术。在实现高效采集的同时，可大大降低生产成本；光纤分布式声波检测技术将部分替代常规地震波检测技术；应用于地面的分布式高密度地震波采集、井下VSP数据采集和改善水力压裂的监测。 （2）在长距离管线安全监测的应用方面。光纤分布式声波传感（DAS）系统可用于长距离石油管道、市政地下综合管线、地埋输电线缆等的入侵监测。该系统可以检测，定位并区分第三方入侵事件，提供长距离、无源、实时、在线、智能的管线监测技术。 （3）在油气管线泄漏监测的应用方面。光纤分布式声波检测技术可用于石油、天然气等管道泄漏检测。结合光纤分布式测温技术可以对泄露事件进行快速检测和定位。通过检测渗漏口湍流产生的声波信号，该信号会产生在管道内长距离相对低损耗的连续负压力波。光纤DAS系统可以沿整个管道探测到负压波，并对泄漏事故的进行准确定位（10米范围内）。 （4）在矿井人员定位监测的应用方面。矿井下易发生爆炸、透水、冒顶等重大事故，保证井下人员的安全极其重要。矿井人员定位系统对下井人员的自动跟踪定位、灾后急救、日常管理等有着非常重要的意义。光纤DAS系统可以有效克服现有井下无线人员定位系统的不足，并大大简化现有井下综合管理系统的复杂性，实现日常和应急状态下的井下无盲区的人员、车辆等定位，为井下作业综合管理提供有力支撑，同时探测光缆本征无源，特别适用于井下易燃易爆和强电磁干扰环境。 （5）在侦听和周界安防领域的应用方面。光纤DAS技术具有远程（>10KM）监听和还原振动和声波信号的功能，可以用于对监狱、使馆等重要区域的远程侦听，以及对机场、国境线、军用通信光缆、军事基地等大型重要设施的长距离周界埋地防护。 （6）在铁路安全监测的应用方面。光纤DAS技术可能取代现有的许多轨道传感器,实现列车准确的月台公告，车轮滚压和其他车轮/铁路故障判断，铁轨盗窃、破坏和恐怖攻击，周围岩石和树木坠入以及实时列车跟踪等问题，从而保障铁路网络的安全运行和大大降低铁路网的维护成本。 （7）在大型结构健康监测的应用方面。光纤分布式声波检测技术可实现从次声波到超声频率范围内的弹性振动波测量，同时可以实现对探测光缆布设区域内的高密度采样，由于光纤材料质量轻、耐腐蚀，抗电磁干扰，因此可以直接埋设于复合材料内部，实现对飞机、火箭、空间站等大型装备的载荷、健康状态、结构疲劳以及材料寿命的领域的监测。 （8）在海洋水听监测的应用方面。由光纤DAS构成的新型光纤水听系统，可实现真正全分布式的水下声波监测，有望取代现有的全光纤水听器拖曳阵列，形成全光纤轻型潜艇和水面 舰船共形分布式水听系统，有望实现对关键海峡和水域的快速布防。 目前，已经完成对地埋石油管道、油井勘探和列车运行监测等多项实际工程的成功测试。 光纤分布式声波检测系统（DAS）主要三部分：光纤分布式声波信号分析硬件终端设备，光纤分布式声波信号分析软件，声波传感光缆。光纤分布式声波信号分析硬件终端通过光纤接线器与传感光缆进行单端连接。光纤声波信号硬件终端向光纤发射光脉冲，同时对传感光缆接收到的声波信号进行光电探测和采集，最后形成数字传感信号，通过光纤传感分析软件进行声源定位与声源分析。如下图所示： 主要技术参数： 1、信号解调设备主要技术指标： 测量距离： 0~50公里 响应时间： <2s 定位精度： ±2~±20米 响应频率： 0~500KHz 检测参数： 各种机械振动波、声波、超声波、地震波 通信/联网接口： 100M以太网 工作温度： -10℃～+50℃ 电源输出： AC 100~240V,50~60Hz 二次开发接口： 提供动态链接库方便二次开发和应用集成 2、软件功能和显示模块主要包括： 声波（地震波）信号的时域二维和三维强度分析模块 声波（地震波）信号的二维频率谱检测和分析模块

项目介绍： 农药残留问题是关系到国计民生和环境可持续发展的重大问题， 当前更成为全社会关注的焦点之一。加强、加快开发食品和饮用水安 全保障技术以及生态和环境监测与预警技术，大幅度提高改善环境、 食品质量的科技支撑能力不仅重要，也极为紧迫。本项目基于生物传 感器分析技术，在前期研究的基础上，利用目前已有的发明专利及取 得的科研成果，重点解决我国食品安全和环境保护中存在的检测、控 制和监测技术难点，创新性研发用于农药残留监测的生物传感快速筛 查装置及系统，并建立示范基地进行推广示范。 本项目基于南开大学分子识别与生物传感实验室在农残检测生 物传感器方面的研究基础和开发经验，综合科研合作院校、研究单位 以及企事业单位在相关技术领域的研发优势，将基础与应用基础研究、 仪器研制、样机生产和应用示范推广有机结合在一起，设计构建性价 比高、操作简便、耐久性强的高性能生物传感检测系列装置以用于农 药残留检测，并进行样机试制（便携式和台式）；与常规农残检测技 术和设备进行对比实验，优化所研发装置的各项性能指标；进一步将该生物传感检测装置用于水体、土壤以及农作物中农药残留量的实际 检测，共同探讨生物传感器在环境污染防治、农药残留污染物监测评 价体系中的应用，真正做到“产学研”相结合，为高新科学技术有效 服务于民生领域起到示范推广作用。 本项目以市场需求为导向，在现有科研成果与专利基础上，以纳 米生物传感器技术为基础的新型农药残留量传感检测器，技术上要求 高度保持生物活性物质的活性，不易脱落，提高电极使用寿命，这对 实现农残生物传感检测有着十分重要的意义。将纳米生物传感器技术 创新性地应用于农药残留量检测领域，在充分发挥纳米生物传感器特 异性强、灵敏度高、一般无需进行样品预处理等技术优势的同时，进 一步将生物活性材料、纳米材料、表面修饰技术等多项最新研究成果 有机结合，弥补了传统检测分析方法的局限与不足，可实现对农残检 测的实时化、动态化、直观化与可视化，在国内外均处于领先水平。 目前国内外研制成功的可实际应用的农药残留传感检测仪器鲜有报 道。 技术优势和特点： 1） 灵敏度高，针对有机磷类和氨基甲酸酯类农药的最低检测限 可达到 10-9 mg/kg，接近常规分析仪器的最低检测限; 2） 检测迅速，2 分钟之内可以完成农残检测，可实现大批量样 品的快速筛查； 3） 特异性好，检测结果不受果蔬中色素、土壤、微尘等杂质的 干扰，检测准确度高；4） 操作简便，一般不需对果蔬样品进行复杂的预处理，可将样 品中待测成分的分离与检测合二为一，使整个检测过程简便迅速，容 易实现自动分析； 5） 成本低廉，台式农药残留传感检测仪器的生产成本远低于大 型分析仪器，便于推广普及； 6） 稳定性好，相对标准偏差 RSD ≤ 2.18%。

声表面波（SAW）器件由压电材料、叉指换能器（IDT）和振荡 电路构成。SAW 器件已经广泛地应用于通信、雷达、电子对抗、广播 电视等民用和军用领域中。 由 SAW 器件可以构成的多种传感器，其原理是器件周围物理量、 化学量和生物量的变化引起 SAW 器件振荡频率的偏移，通过检测频率的变化来监测加速度、温度、湿度、压力、剪切、弯曲等参量。 SAW 传感器具有独特的优点。与常用的半导体气敏传感器相比， 它不受温度影响，灵敏度高，稳定性好；设计结构灵活，对电、热、 力、声、光、化学及生物等多种因素敏感；采用 SAW 技术其输出信 号为振荡器频率的变化，无需经过 A/D 转换，易于与计算机接口；抗 干扰能力强，灵敏度高，检测范围线性度好，测量重复性好，适合远 距离传输和实现遥测遥控。其采用集成电路中的平面工艺制作，可实 现集成化、智能化，使得 SAW 传感器体积小、重量轻，携带方便。 更重要的是，SAW 传感器件的成本低，能够进行大批量生产，更符 合产业化要求。 SAW 化学传感器是继半导体传感器和光纤传感器之后的新秀。 SAW 化学传感器依据不同的基底材料、不同化学薄膜可以检测 SO2、 H2、NH3、H2S、NO2、丙酮、甲醇、水蒸气、等多种化学成分。因此 可广泛用于大气环境监测、化工过程控制、汽车排放尾气控制、毒品 检测、临床分析等领域。这种传感器还可以检测破坏人体神经、血液 的毒气，包括 Sarin（沙林）、Soman（梭曼）、VX、Mustard（芥子气）、 Nitrogen Mustard（氮芥）、Hydrogen Cyanide（氰化氢）、Cyanogen Chloride (氯化氰)、Lewisite（刘易士毒气）、有机磷、有机硫等化学战 剂。化学战剂检测问题受到各国高度重视。化学战剂的检测设备种类 繁多，声表面波化学传感器具有独特的优点，更符合实战要求。

本发明公开了一种纳米孔电学传感器。它包括基板、第一绝缘层、对称性电极、电接触层、第二绝缘层、纳米孔；在基板上依次设有第一绝缘层、对称性电极，在第一绝缘层上和对称性电极边缘上设有电接触层，在对称性电极上设有第二绝缘层，在基板、第一绝缘层、对称性电极和第二绝缘层的中心设有纳米孔。本发明的纳米电极的厚度可以控制在0.35～0.7nm之间，达到检测单链DNA中的单个碱基的电学特征的分辨率要求，从而适于便宜，快速电子基因测序。本发明的纳米孔电学传感器解决了将纳米电极集成于纳米孔的技术难点，其制备纳米电极的方法简单。

热释电红外气体传感器是一种新型的传感器，它可以自我抑制零点漂移，具有精度高、选择性好、灵敏度高、测量范围宽、寿命长，不中毒，不依赖氧气等特点。与传统的半导体型、催化燃烧型和电化学型气体传感器相比，技术优势明显因此，特别适合红外气体传感器逐渐在各种气体监控网络中的应用。

传统的陶瓷氧化物湿度传感器由于其具有较好的稳定性而得到广泛的应用。但其响应的速度较慢，无法满足越来越多的实时湿度监测的要求。而新型的无铅双钙钛矿材料Cs2BiAgBr6不仅优异的湿敏特性，同时在大气环境下具有良好的稳定性。该湿度传感器具有快速的响应（1.78 s）和恢复速度(0.45 s)。通过分析该材料在不同的温度下的湿度响应，发现水分子在无铅双钙钛矿表面的物理吸附效应是材料的主要湿敏机理。