基於光纖fp腔的液體表面張力係數測量裝置製造方法
2023-06-24 18:34:11 2
基於光纖fp腔的液體表面張力係數測量裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開的基於光纖FP腔的液體表面張力係數測量裝置，採用中心波長為1550nm的寬光譜作為測量用光源，利用單模空芯光纖作為FP腔，被測液體在毛細作用下進入空芯光纖，改變了空芯光纖空氣腔也即FP腔的長度，導致輸出光幹涉條紋發生變化，通過監測該變化可以獲得被測液體表面張力係數。本發明的優點在於：利用光的幹涉條紋變化就能準確測量液體表面張力係數，測量精度高、結構簡單、使用方便，避免了傳統測量方法中由於個體操作的差異導致的精度低、可控性差等缺點。該方法適用於科研、醫學等需快速、準確測量液體表面張力係數的場合。
【專利說明】基於光纖FP腔的液體表面張力係數測量裝置【技術領域】
[0001]本發明屬於液體表面參數測量領域，具體為一種能夠測量液體表面張力係數的測
量裝置。
技術背景
[0002]液體表面張力決定了液態物質的流動能力和特性，是微觀毛細管內液態物質入侵固態物質的動力來源，長期以來受到國內外流體材料領域研究學者的高度關注。傳統的液體表面張力係數測量方法有拉脫法掛環法、滴重法、毛細管升高法等，這些方法，由於測量中間參數的可控性差以及人工參與的個體操作差異等問題，導致測量速度慢、精度低，無法滿足應用領域的需求。近年來，隨著光纖傳感技術的快速發展，基於光纖技術在液體表面張力測量方面的應用也得到關注，利用光纖傳感技術實現液體表面張力係數的非接觸測量，具有實時、快速、高精度等優點。有研究者利用被測液體表面的毛細波結合自由空間光幹涉原理實現液體表面張力係數的測量，但該方法計算量大，且受測量環境等方面的影響，測量結果精度不高，可靠性低。
[0003]本發明採用光纖布拉格光柵和空芯光纖作為液體表面張力係數測量傳感頭，採用中心波長為1550nm的寬譜光源作為測量用光源，當被測液體在毛細作用下進入空芯光纖後，改變了空芯光纖空氣腔也即FP腔的長度，導致輸出光幹涉條紋間距發生變化，監測該變化就可以獲得被測 液體表面張力係數。該測量方法僅通過檢測光的幹涉條紋變化就可以獲得被測量，避免了傳統測量時中間變量可控性差的缺點，具有測量精度高、結構簡單、測量方便等優點。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提出一種結構簡單、測量精度高的光纖液體表面張力係數測量裝置。
[0005]本發明的技術解決方案如下:
[0006]基於光纖FP腔的液體表面張力係數測量裝置，其特徵是包括寬譜光源、光環行器、由光纖布拉格光柵和空芯光纖組成的液體表面張力測量傳感頭、光譜分析儀。光環行器具有三個埠，其中輸入埠與寬譜光源相連，輸出埠與光纖布拉格光柵的任意一端相連，反射埠與光譜分析儀相連，光纖布拉格光柵的另一埠與空芯光纖的任意一端相連。
[0007]本發明中，所提及的寬譜光源的工作波長為1530nm-1570nm;所提及的液體表面張力測量傳感頭由光纖布拉格光柵和空芯光纖組成，其中空芯光纖的長度為1mm-lOmm。
[0008]本發明的有益效果在於:
[0009]本發明的基於光纖FP腔的液體表面張力係數測量裝置，適用於測量液體的表面張力係數，僅通過光的幹涉條紋變化量就能準確獲得液體表面張力係數，測量精度高、結構簡單、使用方便，避免了傳統測量方法中由於個體操作的差異導致的精度低、可控性差等缺點。【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是基於光纖FP腔的液體表面張力係數測量裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]以下結合附圖對本發明進一步描述。
[0012]參見圖1所示，光纖FP腔液體表面張力係數測量裝置包括寬譜光源1、光環行器2>由光纖布拉格光柵3和空芯光纖4組成的液體表面張力測量傳感頭,光譜分析儀5。光環行器2具有三個埠，其中輸入埠與寬譜光源I相連，輸出埠與光纖布拉格光柵3的任意一端相連，反射埠與光譜分析儀5相連，光纖布拉格光柵3的另一埠與空芯光纖4的任意一端相連。
[0013]上述的寬譜光源的工作波長為1530nm-1570nm ;液體表面張力測量傳感頭，由光纖布拉格光柵3和空芯光纖4組成,其中空芯光纖4的長度為1mm-lOmm。
[0014]本發明基於以下原理:
[0015]將待測液體滴在置於可移動平臺的玻片上，調節移動平臺，使液面接觸垂直放置的傳感頭，毛細作用使液面進入空芯光纖的空氣孔中，進入的程度跟被測液體的表面張力係數有關。液體的表面張力係數Y可表示為:
【權利要求】
1.基於光纖FP腔的液體表面張力係數測量裝置，其特徵是包括寬譜光源(I)、光環行器(2)、由光纖布拉格光柵(3)和空芯光纖(4)組成的液體表面張力係數測量傳感頭，光譜分析儀(5)。光環行器(2)具有三個埠，其中輸入埠與寬譜光源(I)相連，輸出埠與光纖布拉格光柵(3)的任意一端相連，反射埠與光譜分析儀(5)相連,光纖布拉格光柵(3)的另一埠與空芯光纖(4)的任意一端相連。
2.根據權利要求書I所述的基於光纖FP腔的液體表面張力係數測量裝置，其特徵是寬譜光源(I)的工作波長為1530nm-1570nm。
3.根據權利要求書I所述的基於光纖FP腔的液體表面張力係數測量裝置，其特徵是液體表面張力係數測量傳感頭由光纖布拉格光柵(3)和空芯光纖(4)組成,其中空芯光纖(4)的長度為Imm-1Omm。
【文檔編號】G01N13/02GK103926175SQ201410150698
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】康娟, 朱英昊, 桑濤, 李晨霞, 董新永, 趙春柳 申請人:中國計量學院