微生物燃料电池内Cu2浓度在线测量的LPFG传感器研究

　　该文档为学术论文，适用于从事微生物燃料电池（MFC）技术、光纤传感及电化学检测领域的研究人员、工程师及高校相关专业师生。文档聚焦于MFC阴极室内铜离子浓度的在线测量难题，提出了两种基于光纤的传感器设计方案，并给出了实验验证数据，为MFC运行过程中铜离子浓度的实时监测提供了可行技术路径。

　　研究设计了两种铜离子传感器：基于组合光栅的传感器和基于塑料光纤的传感器。组合光栅传感器通过监测中心波长偏移来测量铜离子浓度，在硫酸铜溶液中的测量曲线拟合系数R²=0.94335，并成功应用于MFC阴极室，有效建立了铜离子浓度与MFC输出电压之间的关联。塑料光纤传感器则基于输出光强变化进行测量，通过优化镀膜条件与光路传输，获得测量曲线拟合系数R²=0.94939，验证了其较高的准确性。

　　两种方案各有优势。组合光栅传感器有利于微型化，在MFC中更便于集成与实现。塑料光纤传感器则更具成本优势，操作更便捷、低廉，但在MFC应用中存在一定局限性。综合来看，两种传感器均取得了良好的实验效果，为铜离子光纤倏逝波传感器的工程设计提供了重要参考。

　　该研究的核心价值在于解决了MFC中铜离子浓度在线测量的实际需求，通过对比两种传感方案，为不同应用场景下的传感器选型提供了数据支撑。实验数据表明，两种传感器的测量结果均具有较高准确性，其中塑料光纤传感器的拟合系数略高，而组合光栅传感器在微型化集成方面更具潜力。研究结论对于优化MFC运行参数、提升能源转化效率具有直接指导意义。