一種基於菲涅耳反射的溶液濃度實時測量光纖傳感器的製造方法
2023-06-07 17:58:01 2
一種基於菲涅耳反射的溶液濃度實時測量光纖傳感器的製造方法
【專利摘要】一種基於菲涅耳反射的溶液濃度實時測量光纖傳感器，其特徵在於：由二極體雷射器(1)、光纖耦合器(2)、光纖耦合器(3)、單模光纖(4)、光電探測器(5)、光纖探針(6)、計算機(7)組成。本實用新型中的傳感器技術可以看作是雙通道菲涅爾反射傳感技術，二極體雷射器(1)通過單模光纖(4)與光纖耦合器(3)連接，光纖耦合器(3)通過單模光纖(4)分別與兩個光纖耦合器(2)連接，光纖耦合器(2)一端分別連接光纖探針(6)，光纖耦合器(2)另一端通過單模光纖(4)分別與兩個光電探測器(5)連接，兩個光電探測器(5)通過單模光纖(4)與計算機(7)連接。該裝置可以實現溶液濃度的實時測量，並且有結構簡單、易於操作等特點，具有很好的使用價值和廣泛的應用前景。
【專利說明】 一種基於菲涅耳反射的溶液濃度實時測量光纖傳感器
【技術領域】
[0001]本發明提供了一種基於菲涅耳反射的溶液濃度實時測量光纖傳感器，屬於光纖傳感【技術領域】。
【背景技術】
[0002]液體濃度的精確測量在很多基礎領域具有重要意義，因此，各種技術被迅速的用來實現液體濃度的測量，其中包括傳統的滴定法、色度計法、螢光猝滅法等，這些方法易於實現，但是耗費時間太多。最近提出的幾種基於光反射的溶液濃度測量傳感器很難應用於光散射和吸收較高的材料。其他新技術如光聲技術、光柵技術及等離子體光纖傳感技術等都需要昂貴的實驗設備和複雜的過程。本文提出的一種低成本、易於操作的溶液濃度實時在線遠程測量設備具有重要意義。
【發明內容】
[0003]本發明目的在於提供了一種基於菲涅耳反射的溶液濃度實時測量光纖傳感器。該裝置能夠實現溶液折射率的實時遠程測量，具有結構簡單、易於操作等特點。
[0004]本發明通過以下技術方案實現:
[0005]一種基於菲涅耳反射的溶液濃度實時測量光纖傳感器，其特徵在於:由二極體雷射器(I)、光纖耦合器(2)、光纖耦合器(3)、單模光纖(4)、光電探測器(5)、光纖探針(6)、計算機(7)組成；本發明中的傳感器技術可以看作是雙通道菲涅爾反射傳感技術，二極體雷射器(I)通過單模光纖(4)與光纖耦合器(3)連接，光纖耦合器(3)通過單模光纖(4)分別與兩個光纖耦合器(2)連接，光纖耦合器(2) —端分別連接光纖探針￠)，光纖耦合器
(2)另一端通過單模光纖(4)分別與兩個光電探測器(5)連接，兩個光電探測器(5)通過單模光纖(4)與計算機(7)連接。
[0006]上述一種基於菲涅耳反射的溶液濃度實時測量光纖傳感器，其特徵在於:二極體雷射器(I)的中心波長為1550納米。
[0007]上述一種基於菲涅耳反射的溶液濃度實時測量光纖傳感器，其特徵在於:光纖耦合器⑵的分光比為10: 90，光纖親合器(3)的分光比為50: 50。
[0008]上述一種基於菲涅耳反射的溶液濃度實時測量光纖傳感器，其特徵在於:光電探測器(5)類型為鍺光電二極體，工作波長400-1700納米，實現光信號到電信號的轉換。
[0009]本發明的工作原理是:溶液濃度的不同導致其折射率不同，根據菲涅爾反射定律，光線在經溶液-光纖界面時反射率大小與經空氣-光纖界面反射時反射率大小不同。二極體雷射器發出的光經過光纖耦合器(3)後分為兩束光，一束經過光纖耦合器(2)後經被測溶液-光纖界面反射後進入光電探測器，另一束經過光纖耦合器(2)後經空氣-光纖界面反射進入光電探測器。兩束光線光強不同，經光電探測器後實現光電信號的轉換，經計算機進行信號處理，實現溶液濃度測量。
[0010]本發明的有益效果是:本裝置將待測溶液濃度的測量轉化為折射率對光強的影響的測量，利用菲涅爾反射定律及折射率與濃度的關係進行信號解調，實現對溶液濃度的實時遠程測量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是基於菲涅爾反射的溶液濃度實時測量光纖傳感器示意圖；
[0012]圖2是鹽溶液中濃度與折射率關係示意圖；
[0013]圖3是糖溶液中濃度與折射率關係示意圖；
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖及實施實例對本發明作進一步描述:
[0015]參見附圖1，一種基於菲涅耳反射的溶液濃度實時測量光纖傳感器，由二極體雷射器(I)、光纖耦合器(2)、光纖耦合器(3)、單模光纖(4)、光電探測器(5)、光纖探針￠)、計算機(7)組成；本發明中的傳感器技術可以看作是雙通道菲涅爾反射傳感技術，二極體雷射器(I)通過單模光纖(4)與光纖耦合器(3)連接，光纖耦合器(3)通過單模光纖(4)分別與兩個光纖耦合器(2)連接，光纖耦合器(2) —端分別連接光纖探針￠)，光纖耦合器(2)另一端通過單模光纖(4)分別與兩個光電探測器(5)連接，兩個光電探測器(5)通過單模光纖⑷與計算機⑵連接。
[0016]本發明中採用的二極體雷射器(I)的中心波長為1550納米，光纖耦合器(2)的分光比為10:90，光纖耦合器(3)的分光比為50: 50，各個光學器件之間用單模光纖連接，光電探測器類型為鍺光電二極體，工作波長400-1700納米，實現光信號到電信號的轉換。圖2是鹽溶液濃度與折射率的關係示意圖，溶液折射率隨濃度的增加而增大，並且呈現良好的線性關係。圖3是糖溶液濃度與折射率的關係示意圖，溶液折射率也和濃度呈現良好的線性關係。
【權利要求】
1.一種基於菲涅耳反射的溶液濃度實時測量光纖傳感器，其特徵在於:由二極體雷射器(I)、光纖耦合器(2)、光纖耦合器(3)、單模光纖(4)、光電探測器(5)、光纖探針￠)、計算機(7)組成；本發明中的傳感器技術可以看作是雙通道菲涅爾反射傳感技術，二極體雷射器(I)通過單模光纖(4)與光纖耦合器(3)連接，光纖耦合器(3)通過單模光纖(4)分別與兩個光纖耦合器(2)連接，光纖耦合器(2) —端分別連接光纖探針￠)，光纖耦合器(2)另一端通過單模光纖(4)分別與兩個光電探測器(5)連接，兩個光電探測器(5)通過單模光纖⑷與計算機⑵連接。
2.根據權利要求1所述的一種基於菲涅耳反射的溶液濃度實時測量光纖傳感器，其特徵在於:二極體雷射器(I)的中心波長為1550納米，光纖耦合器(2)的分光比為10: 90，光纖耦合器(3)的分光比為50: 50，光電探測器(5)類型為鍺光電二極體，工作波長400-1700 納米。
【文檔編號】G01N21/41GK204188523SQ201420412714
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年7月23日 優先權日:2014年7月23日
【發明者】沈常宇, 陳德寶, 路豔芳, 劉樺楠, 魏健 申請人:中國計量學院