[發(fā)明專利]一種便攜式的流水折射率測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410436192.0
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104237165B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何如雙;陶衛(wèi)東;王乾龍;張玲芬
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種流水折射率監(jiān)測技術(shù)，尤其是涉及一種便攜式的流水折射率測量裝置。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代進程的加快，生態(tài)環(huán)境問題日益突出，水環(huán)境遭到的破壞日益嚴重，飲水安全已經(jīng)成為全社會的關(guān)注重點。對于水來說，折射率的大小可以反映出其含雜質(zhì)溶度的高低，因此，監(jiān)測流水的折射率是對水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測的一種有效方式。

一方面，測量液體的折射率的手段有很多種，較為典型的測量方法有掠面入射法、光柵衍射法、激光照射法、楊氏干涉法和CCD測量法。但這些方法大多只能靜態(tài)的測量液體的折射率，在液體流動等環(huán)境惡劣的場所會受到很大限制。

另一方面，光纖折射率傳感器作為一種測量液體折射率的有效手段之一，受到了廣泛的關(guān)注和研究，這是因為光纖折射率傳感器有很多獨特的優(yōu)點，如高靈敏度、精確測量、快速響應(yīng)、體積微小、防電磁干擾、可遠程操作以及抗惡劣環(huán)境能力強等。但是，就目前國內(nèi)外的報道與研究中，光纖折射率傳感實驗都是基于光譜分析儀（OSA）收集數(shù)據(jù)并完成分析的，雖然光譜分析儀具有高精度和高靈敏度等特點，但是光譜分析儀因價格昂貴不能廣泛使用，體積大不方便攜帶，不適應(yīng)惡劣環(huán)境等原因，而限制其只能在實驗室特定的環(huán)境中使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作簡易的便攜式的流水折射率測量裝置，其測量精度高，且可實現(xiàn)流水折射率的實時監(jiān)測與數(shù)字顯示。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種便攜式的流水折射率測量裝置，其特征在于包括ASE光源、光纖光柵折射率傳感器、光纖環(huán)形器、光纖布拉格光柵器件和光纖功率計；所述的光纖光柵折射率傳感器由雙層保護套管及刻有對折射率敏感的級聯(lián)長周期光纖光柵的第一單模光纖組成，所述的雙層保護套管上設(shè)置有進水管和出水管，所述的第一單模光纖同軸貫穿設(shè)置于所述的雙層保護套管上，所述的第一單模光纖位于所述的雙層保護套管內(nèi)的部分完全密封于所述的雙層保護套管內(nèi)，且要求從所述的進水管進入的流水流經(jīng)所述的級聯(lián)長周期光纖光柵后從所述的出水管流出，所述的第一單模光纖外露于所述的雙層保護套管的一軸端外的一端為所述的光纖光柵折射率傳感器的輸入端，所述的第一單模光纖外露于所述的雙層保護套管的另一軸端外的另一端為所述的光纖光柵折射率傳感器的輸出端；所述的光纖布拉格光柵器件中的光纖布拉格光柵的反射峰正好落在所述的級聯(lián)長周期光纖光柵的一個諧振峰上；所述的ASE光源的輸出端與所述的光纖光柵折射率傳感器的輸入端連接，所述的光纖環(huán)形器的第一個端口作為光源入射端與所述的光纖光柵折射率傳感器的輸出端連接，所述的光纖環(huán)形器的第二個端口作為光源出射端與所述的光纖布拉格光柵器件的輸入端連接，所述的光纖環(huán)形器的第三個端口作為監(jiān)測端與所述的光纖功率計的輸入端連接。

所述的雙層保護套管包括同軸設(shè)置的兩端封閉的外保護管和兩端封閉的內(nèi)保護管，所述的外保護管上設(shè)置有外管進水口，所述的外保護管靠近一軸端上設(shè)置有外管出水口，所述的進水管連接于所述的外管進水口上，所述的內(nèi)保護管靠近另一軸端上沿周向設(shè)置有多個內(nèi)管進水口，所述的內(nèi)管進水口連通所述的外保護管的內(nèi)腔與所述的內(nèi)保護管的內(nèi)腔，所述的內(nèi)保護管靠近一軸端上設(shè)置有內(nèi)管出水口，所述的出水管連接于所述的內(nèi)管出水口與所述的外管出水口上，所述的第一單模光纖同軸貫穿所述的外保護管的兩軸端和所述的內(nèi)保護管的兩軸端，且使所述的第一單模光纖的一端外露于所述的外保護管的一軸端外，所述的第一單模光纖的另一端外露于所述的外保護管的另一軸端外；在此，雙層保護套管由同軸設(shè)置的外保護管和內(nèi)保護管組成，且外保護管和內(nèi)保護管的兩端均封閉，一方面，保證了級聯(lián)長周期光纖光柵工作于密閉的環(huán)境中，不僅在實時監(jiān)測流水折射率的同時可以有效地降低裸光纖因外界環(huán)境變化而損壞的風(fēng)險，而且如果光刻有級聯(lián)長周期光纖光柵的裸光纖被折斷，則可方便地將折斷之后的碎光纖收集起來，從而可以有效地避免因裸光纖折斷而帶來的安全隱患，另一方面，為流水提供了一個容納空間；將設(shè)置于內(nèi)保護管上的內(nèi)管進水口和內(nèi)管出水口分布于內(nèi)保護管的兩軸端附近，可確保從內(nèi)管進水口進入的流水流經(jīng)級聯(lián)長周期光纖光柵后從內(nèi)管出水口流出，保證了流水折射率測量的精確度。

所述的內(nèi)管進水口上覆蓋有用于防止雜質(zhì)和氣泡的干擾的金屬過濾網(wǎng)；在此，金屬過濾網(wǎng)很好的阻止了雜質(zhì)和流水中所含的氣泡進入到內(nèi)保護管中，可以避免雜質(zhì)和氣泡附著在刻有級聯(lián)長周期光纖光柵的裸光纖上，從而保證了流水折射率測量的精度。