浓度是表征介质溶液特征的重要参量之一,对溶液浓度的测量与控制在造纸、化工、制糖、食品、制药等行业中有着广泛的应用,它是保证产品质量和提高产品质量的重要技术手段。有关测量浓度的方法有很多种,目前技术已经比较成熟、并且得到应用的方法有电容法、光电法、超生光栅法、掠入射法等。 目前,在溶液的检测方面,尤其是在线溶液浓度的检测与控制方面还处于较落后的状态,本文基于溶液浓度与折射率的对应关系,提出用折射率调制型光纤传感器测量溶液的浓度的一种方法。 光纤传感技术是伴随着光纤通信的发展而出现的一门崭新的技术。光纤传感器是通过被测物理量对光纤内传输的光进行调制,使传输光的强度(振幅)、相位、频率或偏振态等特性发生变化,再对被调制过的光信号进行检测,从而得出被测物理量的一种新型传感器。 本文在对各种测量方法进行研究的基础上,提出了测量液体浓度的新方法,利用光纤熔接器制作的U型敏感元件是测量的关键部件,它插入被测液体后,可以直接测量液体浓度的变化。低频信号发生器输出1000Hz、5mV低频正弦电信号,经光发射端机放大后驱动LED发出被强度调制后的光信号。该光信号经传输光纤和被插入液体中的U型敏感元件内部全反射后到达光接收端机。在光接收端机中PD将光信号转换成电信号,经放大后输出正弦交流电信号。为测量准确,光接收端机后接毫伏表(或数字电压表)和示波器,也可以将输出信号经A/D转换器后连接到计算机中,对实验结果进行系统的处理,从而可以实现被测液体浓度的实时检测。实验证明,光纤液体浓度检测系统工作可靠,性能稳定,在实际应用中是可行的。 对溶液浓度的测量首先按照质量百分比浓度依次精确配置12种不同浓度的食盐和蔗糖溶液作为浓度参考值。将U型敏感元件分别置于不同浓度精确配置的食盐溶液和蔗糖溶液中,分别记录下毫伏表的读数。然后将所测量的食盐溶液和蔗糖溶液的电压值作为纵坐标,将浓度值作为横坐标,作一曲线。该光纤传感器实验系统在常温下可分辩0.6%的浓度的食盐溶液和0.4%的蔗糖溶液。 该系统使用了光纤光电耦合器,可以不必考虑光纤与光电器件的耦合、接