[發明專利]一種溶解氧光纖傳感器

有效

• 申請號: 201711481838.7
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108458997B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 趙賢德;董大明;鄭文剛;矯雷子;田宏武
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明涉及溶解氧檢測領域，公開了一種溶解氧光纖傳感器，其包括光纖探頭和集成在手持式外殼中的光源、光源驅動模塊、光電轉換模塊、信號調理模塊、溫度補償模塊、數據計算模塊和顯示模塊；光纖探頭的一端與手持式外殼連接，光纖探頭的另一端集成有能夠激發出熒光的敏感單元，敏感單元的前端固定有防護頭，防護頭的內部集成有溫度傳感器，溫度傳感器通過金屬導線與溫度補償模塊相連；光纖探頭內包括發射光纖和接收光纖；數據計算模塊用于對信號調理模塊處理后的熒光信號進行模數轉換和計算，得到準確的溶解氧濃度值，并在顯示模塊上顯示。本發明能夠測量現有檢測設備無法測量的細小空間領域，甚至深入活體動植物體內測量。

技術領域

本發明涉及溶解氧檢測技術領域，特別是涉及一種溶解氧光纖傳感器。

背景技術

水中溶解氧檢測傳感器常見的有電化學方法的離子選擇性電極傳感器和熒光淬滅方法的光學傳感器兩種。電化學傳感器因為有電化學反應所以檢測速度上比較差，而且存在零點漂移，每隔一段時間就需要進行標定校準，且壽命很短，大部分在三個月到半年之間，適用于對水體環境進行長期在線監測；熒光淬滅傳感器檢測迅速，壽命能夠達幾年之久，但是成本較高，容易受溫度變化影響，適用于對溶解氧濃度變化需要快速反應的領域，比如食品加工、發酵、養殖水域增氧調控等領域。

常規水質溶解氧傳感器往往是一個電化學或者熒光淬滅原理的傳感器探頭，后面接一條通訊線纜，通過線纜將傳感器數據傳送到數據采集器，這種方法的傳感器探頭包括敏感單元和調理電路，且調理電路往往緊挨敏感單元，以方便對敏感單元的信號進行處理，同時對其機械結構有特殊要求，所以通常尺寸較大，一般探頭直徑在3-10cm，長度在10-20cm，并且探頭外殼為硬質金屬或者塑料，不能彎折，而后邊的線纜又過軟而沒有支撐力度，這種傳感器往往需要較大的空間進行人工布置，然后通過線纜將傳感結果傳送到采集設備，但是卻不能深入一些人或工具不容易到達的狹小空間，并且探頭本身體積較大，還需要有配套的采集設備，環節過多，操作復雜，不方便攜帶，在需要快速調查一些空間相對狹小的領域的溶解氧濃度時，比如巖石裂縫，細小的水管，水下建筑或船體縫隙，甚至醫學領域動植物的活體組織液中，需要體積很小，能夠向各個方向深入一定距離的溶氧傳感設備。

現有的傳感器體積都比較大，而且使用方法不夠靈活，無法深入狹小空間內測量，致使很多狹小的位置溶解氧的測量需要將被測水樣或者溶液引出或者取樣后測量，增加了工作量，樣本狀態和所處環境改變后造成測量不準確，而對于樣本數量很少的液體更是無法測量，因此需要一種能夠快速實現狹小空間內部的溶解氧原位測量方法及裝置。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種體積小巧，可以深入狹小空間測量的溶解氧傳感器，其能夠測量現有檢測設備無法測量的細小空間領域，甚至深入活體動植物體內測量。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種溶解氧光纖傳感器，其包括光纖探頭和集成在手持式外殼中的光源、光源驅動模塊、光電轉換模塊、信號調理模塊、溫度補償模塊、數據計算模塊和顯示模塊；

所述光纖探頭的一端與所述手持式外殼連接，所述光纖探頭的另一端集成有能夠激發出熒光的敏感單元，所述敏感單元的前端固定有防護頭，所述防護頭的內部集成有溫度傳感器，所述溫度傳感器通過金屬導線與所述溫度補償模塊相連；

所述光纖探頭內包括發射光纖和接收光纖，所述發射光纖作為所述光源的導光通道，用于將所述光源發出的光引導至所述敏感單元，所述接收光纖作為熒光的導光通道，用于將敏感單元激發出的熒光引導至所述光電轉換模塊；

所述光源與所述光源驅動模塊連接，所述光電轉換模塊與所述信號調理模塊連接，所述溫度補償模塊和信號調理模塊均與所述數據計算模塊連接，所述數據計算模塊用于對所述信號調理模塊處理后的熒光信號進行模數轉換和計算，并根據溫度補償模塊的輸出對計算結果進行校正，得到準確的溶解氧濃度值，并在所述顯示模塊上顯示。