[發(fā)明專利]基于超連續(xù)譜光源的液體折射率測(cè)量裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710174832.9
• 申請(qǐng)日: 2017-03-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107014776A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉琨;江俊峰;劉鐵根;薛萌;常鵬翔;王濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/41
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/41
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種基于超連續(xù)譜光源的液體折射率測(cè)量裝置，其特征在于，該裝置由超連續(xù)譜光源(1)、偏振控制器(3)、TFBG-SPR傳感器(5)、塑料包層石英光纖SPR傳感器(7)、光譜儀(9)、計(jì)算機(jī)(11)組成；其中，超連續(xù)譜光源(1)和偏振控制器(3)之間通過(guò)單模光纖(2)連接，偏振控制器(3)通過(guò)單模光纖(4)連接TFBG-SPR傳感器(5)，TFBG-SPR傳感器(5)和塑料包層石英光纖SPR傳感器(7)通過(guò)多模光纖(6)相連接；塑料包層石英光纖SPR傳感器(7)通過(guò)多模光纖(8)和光譜儀(9)直接連接；最后光譜儀(9)采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)USB數(shù)據(jù)線(10)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)(11)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果；

超連續(xù)譜光源(1)發(fā)射出的光首先經(jīng)過(guò)偏振控制器(3)調(diào)整為線偏光束，線偏光束的偏振方向?yàn)闈M足入射傾斜光纖光柵的光為P偏振；所述線偏光束經(jīng)過(guò)單模光纖(4)后經(jīng)過(guò)TFBG-SPR傳感器(5)、再經(jīng)過(guò)多模光纖(6)后進(jìn)入塑料包層石英光纖SPR傳感器(7)，再經(jīng)過(guò)多模光纖(8)進(jìn)入光譜儀(9)，光譜儀(9)將接收到的光譜信號(hào)經(jīng)過(guò)USB數(shù)據(jù)線(10)傳輸給計(jì)算機(jī)(11)，計(jì)算機(jī)(11)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理得到待測(cè)液體的折射率。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于超連續(xù)譜光源的液體折射率測(cè)量裝置，其特征在于，所采用的光源為超連續(xù)譜光源(1)，光譜范圍400nm-2400nm。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于超連續(xù)譜光源的液體折射率測(cè)量裝置，其特征在于，所述塑料包層石英光纖SPR傳感器(7)所鍍材料為金，膜層厚度為40-60nm。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于超連續(xù)譜光源的液體折射率測(cè)量裝置，其特征在于，所述TFBG-SPR傳感器(5)的TFBG柵區(qū)的傾斜角度取值為4～15°。光柵長(zhǎng)度為10mm，所鍍材料為金，膜層厚度為40-60nm。

5.一種基于超連續(xù)譜光源的液體折射率測(cè)量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

經(jīng)過(guò)偏振控制器(3)將超連續(xù)譜光源(1)發(fā)射出的光調(diào)整為線偏光束；將線偏光束的偏振方向設(shè)置為滿足入射傾斜光纖光柵的光為P偏振；將線偏光束經(jīng)過(guò)TFBG-SPR傳感器(5)后進(jìn)入塑料包層石英光纖SPR傳感器(7)，再經(jīng)過(guò)多模光纖(8)進(jìn)入光譜儀(9)；光譜儀(9)將接收到的光譜信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)(11)；對(duì)計(jì)算機(jī)(11)得到的光譜信號(hào)數(shù)據(jù)首先除以光源光譜，得到歸一化的透射光譜；其次，對(duì)光譜分段處理，鎖定光譜變化區(qū)域作為計(jì)算域減小計(jì)算量；然后，采用巴特沃斯低通濾波方法對(duì)光譜進(jìn)行降噪處理；最后采用極值點(diǎn)尋峰方法得到SPR諧振波長(zhǎng)，通過(guò)波長(zhǎng)漂移量與折射率變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，出待測(cè)液體折射率。