[實用新型]一種溶液濃度動態測量儀

無效

• 申請號: 200920211268.4
• 申請日: 2009-10-23
• 公開（公告）號: CN201637666U
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 詹亞歌;余木火;許毓敏
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/31;G01D5/353;G02B6/02
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;孫健

技術領域

本實用新型屬光纖光柵傳感測量技術領域，特別是涉及一種溶液濃度動態測量儀。

背景技術

光纖光柵作為一種光學器件，是在光纖中建立起一種空間折射率周期分布，使在其中的光的傳播特性得以改變的器件。

將長周期光纖光柵(LPG)的外包層剝掉以后，剩下內包層和纖芯的結構，被稱為裸光纖，它不但具有一般LPG的特性，可吸收特定波長的光波，在其透射譜中出現數個諧振吸收損耗峰；而且，當把它放入任意一種溶液或者氣體中時，它的折射率將隨著周圍環境濃度的變化而發生變化，一旦折射率發生變化，那么它的透射譜也會發生變化，具體表現就是透射譜中對應的吸收峰發生了偏移，折射率變化越大，偏移越大。因此，我們可以通過其某個峰值波長的移動量Δλ_LP求得LPG折射率的變化，進而求得LPG周圍環境的濃度。

長周期光纖光柵的諧振峰中心波長移動量隨外界折射率的變化關系式如下：

ΔλLPλLP=[1nco-ncld(nco-ncl)dnex+1ΛdΛdnex]Δnex---(1)]]>

λ_LP為初始諧振波長，Δλ_LP為LPG耦合諧振峰中心波長的移動量，Δn_ex為外界折射率變化量，n_co、n_cl分別為基模和包層模的有效折射率。LPG的溶液濃度傳感測量原理就是通過仿真計算和實驗的方法找到中括號內的折射率敏感系數，然后建立起外界折射率變化Δn_ex與諧振峰中心波長移動量Δλ_LP的對應關系，再根據溶液濃度變化和折射率變化量之間的關系，可得知被測溶液的濃度。再根據這些關系進行適當的定標，即可得到諧振峰中心波長的漂移量與溶液濃度的一一對應關系。

在光纖光柵傳感技術中，由于被測信號是波長編碼的，如何簡單、快速、精確的將微小的波長移動量解調出來，是光纖光柵傳感至關重要的問題。為了解決此問題，研究人員相繼開發了一些波長解調技術，主要有干涉解調技術、可調諧光源解調技術、可調諧濾波解調技術、匹配濾波解調技術等。在上述解調方法中，干涉解調技術的測量范圍受限于干涉儀的自由光譜范圍；可調諧光源解調技術信號檢測方便，分辨率高，但是光源難以制作，成本較高；可調諧濾波解調技術的掃描周期長，測試速度慢，并且重復性差；匹配濾波解調技術的解調范圍太小。由于上述缺點的存在，使得波長解調技術成為光纖光柵傳感技術應用的主要障礙之一。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可實時、動態測量溶液濃度的光纖光柵傳感器，可實現溶液濃度等參量的動態高精度測量，并實現了較低成本的信號動態解調技術。