强度调制型光纤传感器液体浓度检测系统的研究

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浓度是溶液的一个重要参数。目前,溶液浓度的检测大都需要复杂或昂贵的检测装置。本文根据全反射原理、菲涅尔公式及朗伯-比尔定律,分析了液体浓度与折射率、吸光度之间的线性关系,得出光纤出射光强随液体包层浓度成负指数关系。根据上述结论,本文利用光的强度调制进行溶液浓度检测,即通过测量光强的变化,检测出待测溶液浓度。实验表明,本文研制的强度调制光纤传感器可以实现浓度检测。在分析、总结国内外研究的基础上,选择强度调制原理研制浓度检测系统。利用光纤熔接机制作光纤敏感元件,将其插入待测液体,通过测量出射光强,实现对液体浓度的直接测量。选取半导体激光器(LD)光源,发出波长650nm的光信号,经传输光纤和光纤敏感元件内部反射后到达光探测器。在光探测器中,硅光电二极管将光信号转换成电信号,经LM358芯片放大后输出。为测量准确,光探测器后接数字万用表直接读取电压值,实现待测液体浓度的检测。同时,本文还提出一套操作简单、快速且不损伤纤芯的去除光纤包层的加工方法。本系统采用廉价的光纤连接器对光纤、光源进行耦合,避免了使用光学聚焦透镜复杂的校准过程,简化了系统的设计,降低了成本。实验证明,本检测系统工作可靠、性能稳定,具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、结构简单、体积小、重量轻和低侵入被测对象等优点,对实际检测具有良好的应用前景。
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