【摘 要】
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pH值是衡量溶液酸碱度强弱的一个重要指标,在生物、医学和化学中有重要的意义。传统测量pH值方法有pH试纸测量和化学滴定等,这些方法数值准确,但无法用于在线监测。目前,光纤传感器由于其体积小,灵敏度高的优点已经被大量研究。因此,本文把对pH值测量的需求和光纤传感器优点相结合设计制作了两种不同结构的光纤pH传感器,论文的主要内容有:首先,本文设计了一种非本征型法布里-珀罗干涉仪的光纤pH值传感器。法布
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pH值是衡量溶液酸碱度强弱的一个重要指标,在生物、医学和化学中有重要的意义。传统测量pH值方法有pH试纸测量和化学滴定等,这些方法数值准确,但无法用于在线监测。目前,光纤传感器由于其体积小,灵敏度高的优点已经被大量研究。因此,本文把对pH值测量的需求和光纤传感器优点相结合设计制作了两种不同结构的光纤pH传感器,论文的主要内容有:首先,本文设计了一种非本征型法布里-珀罗干涉仪的光纤pH值传感器。法布里-珀罗腔材料的体积溶胀率随着溶液pH值变化,研究符合该规律的水凝胶材料。通过仿真软件模拟传感器的干涉条纹特征与溶液pH值的关系,阐明干涉光谱与pH值间相关规律;其次,结合仿真结果研制了一种新式的基于法布里-珀罗干涉光纤pH传感器。传感器使用海藻酸钙凝胶作为pH敏感膜同时也是法布里-珀罗腔的材料。通过实验验证设计及仿真的可行性与正确性;实验测试传感器的灵敏度、稳定性和时间响应等性能;最后,研究并制作了一种基于马赫-曾德尔干涉原理的光纤pH值传感器结构,研究实践该结构的两段单模光纤与无截止单模光纤的最佳连接方式,优化了传感器传感区长度和直径以及和熔接点大小;并研究了用于pH传感的敏感膜材料。
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