[發(fā)明專利]一種光纖PH計(jì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310571847.0
• 申請日: 2013-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN103645141A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石冰鑫;李景云
• 申請（專利權(quán)）人: 中山歐麥克儀器設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/25
• 分類號(hào): G01N21/25;G01N21/80
• 代理公司: 東莞市眾達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44251
• 代理人: 皮發(fā)泉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及PH計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種光纖PH計(jì)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)測量pH值的一個(gè)主要方法是電勢電極法(如玻璃膜電極)，由于電極響應(yīng)時(shí)間長、穩(wěn)定性差，難以測出pH值的微小變化和迅速變化;同時(shí)，基體體積大，不適用于微環(huán)境和生物活體的在線檢測，更難以適應(yīng)在惡劣環(huán)境中的應(yīng)用。另外，pH試紙法無法監(jiān)測到局部的pH值變化，更不能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

光纖傳感器是光纖和光通信技術(shù)迅速發(fā)展的產(chǎn)物，它用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質(zhì)。它具有：抗電磁干擾能力強(qiáng)，非侵入性，高靈敏度，容易實(shí)現(xiàn)對被測信號(hào)的遠(yuǎn)距離監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)，并且可用于易燃易爆以及射線污染等危險(xiǎn)環(huán)境下的檢測。它擁有機(jī)械、電子等傳統(tǒng)傳感技術(shù)所無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢。

光纖pH?計(jì)是利用光纖傳感原理制作出來的pH?計(jì)。與傳統(tǒng)的pH?計(jì)相比，它具有極高的靈敏度、反應(yīng)時(shí)間快等優(yōu)點(diǎn)，而且還可以對惡劣環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)距離、實(shí)時(shí)在線檢測。傳統(tǒng)的光纖pH?傳感技術(shù)的核心是光纖纖芯表面敏感膜的制作，它不僅需要將光纖的包層融掉，而且還需要選擇合適的敏感材料。本身將普通的光纖做成傳感器件就是一件很不容易的事情，若只是在纖芯上做工藝，對其工藝的要求就更高了；而且通常選擇的敏感材料的可逆性較差，限制了其發(fā)展。光纖pH傳感技術(shù)主要是將光纖傳感技術(shù)與比色分析技術(shù)相結(jié)合，克服了傳統(tǒng)pH值檢測方法中響應(yīng)時(shí)間長、穩(wěn)定性差、不適用于微環(huán)境和生物活體的在線檢測等缺點(diǎn)，是近幾年迅速發(fā)展起來的一門新技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種測量范圍廣、穩(wěn)定性好、防腐性能強(qiáng)、使用壽命長的光纖PH計(jì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案：一種光纖pH?計(jì)，包括有光源、光纖管、溫度傳感器以及光譜儀，該光纖管包括有光纖連接部以及由該光纖連接部一端一體延伸出的輸入光纖和輸出光纖，該光纖連接部另一端一體延伸出感應(yīng)光纖，該感應(yīng)光纖外表面設(shè)有敏感膜；

所述敏感膜由感應(yīng)光纖經(jīng)氫氟酸腐蝕后用15%的硝酸活化80分鐘，使該感應(yīng)光纖表面形成活化的羥基；然后用溶膠凝膠法，以原硅酸四乙酯為前驅(qū)體，將PH指示劑分子固定在感應(yīng)光纖表面形成PH值敏感膜；

所述光源位于輸入光纖一端，由該光源發(fā)出的光經(jīng)輸入光纖傳導(dǎo)至光纖連接部及感應(yīng)光纖后由輸出光纖將隨敏感膜感應(yīng)的變化而變化的光傳導(dǎo)至光譜儀，同時(shí)溫度傳感器所測試到的溫度數(shù)據(jù)也傳輸至光譜儀，從而測量出相應(yīng)溫度下的PH值。

作為一種優(yōu)選方案，所述光纖管的外部設(shè)有包覆層。

作為一種優(yōu)選方案，所述的包覆層為特氟龍包覆層。

作為一種優(yōu)選方案，所述的包覆層外部設(shè)有抗菌層

作為一種優(yōu)選方案，所述感應(yīng)光纖被氫氟酸腐蝕的深度控制在3~5微米，腐蝕時(shí)間6~20分鐘。

作為一種優(yōu)選方案，所述敏感膜是由以下步驟制備而成：將原硅酸四乙酯與乙醇按照l:2的重量比例混合，并依次加入溴酚藍(lán)、甲酚紅和氯酚紅，其濃度分別為3mg/ml?,0.5mg/ml和2.5mg/ml；然后將溶液置于120℃的水浴中攪拌60分鐘，待溶液冷卻至室溫后，將經(jīng)活化的光纖浸漬于溶液中，使其在光纖表面成膜30分鐘，在浸漬成膜過程中，以一定的速率來回拖動(dòng)光纖，以保證模的均勻性;原硅酸四乙酷經(jīng)水解、縮合形成具有聚合氧橋的二氧化硅三維立體結(jié)構(gòu)，以固定pH指示劑。

作為一種優(yōu)選方案，所述光譜儀設(shè)有觸摸顯示屏以及小型打印機(jī)，通過觸摸顯示屏對整個(gè)檢測過程進(jìn)行操作并由該觸摸顯示屏顯示相應(yīng)的測試結(jié)果，該小型打印機(jī)能夠?qū)y試的結(jié)果及分析數(shù)據(jù)打印出來以處理相關(guān)數(shù)據(jù)。

作為一種優(yōu)選方案，所述光源、光纖管、溫度傳感器以及光譜儀安裝于同一箱體中形成一體的測試裝置。

作為一種優(yōu)選方案，所述敏感膜套有聚乙烯防護(hù)套。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體如下：

本發(fā)明采用光源、光纖管、溫度傳感器以及光譜儀所形成的光纖PH計(jì)，其相較于現(xiàn)有技術(shù)中的PH計(jì)，響應(yīng)時(shí)間更快、穩(wěn)定性更好，能夠測出pH值的微小變化和迅速變化，同時(shí)能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境而達(dá)到準(zhǔn)確的測試結(jié)果，另外，通過光譜儀上的觸摸顯示屏進(jìn)行相關(guān)操作，并在觸摸顯示屏上對PH及其相應(yīng)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

通過特制的PH敏感膜與光纖管的有機(jī)配合，使其抗電磁干擾能力更強(qiáng)，靈敏度更高，容易實(shí)現(xiàn)對被測信號(hào)的遠(yuǎn)距離監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)，并且可用于易燃易爆以及射線污染等危險(xiǎn)環(huán)境下的檢測。

通過在光纖管外設(shè)有特氟龍包覆層，在包覆層外設(shè)有抗菌層，大大提高產(chǎn)品的防腐性能及其使用壽命。

附圖說明