[發(fā)明專利]一種基于空芯光纖的多通道溶液濃度檢測方法及檢測裝置

在審

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• 申請日: 2022-08-23
• 公開（公告）號: CN115290587A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章偉;路珊珊;胡雪峰;張子賢
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué);滁州怡然傳感技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/01
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

1.一種基于空芯光纖的多通道溶液濃度檢測方法，包括以下步驟：

S1，打開光源；

S2，光線進(jìn)入光纖通道內(nèi)；

S3，光線被光纖中的溶液吸收后，進(jìn)入光學(xué)分光機(jī)構(gòu)，得到該溶液對應(yīng)光譜；

S4，光譜通過PC上位機(jī)得到吸收光譜圖；

其特征在于，

所述步驟S2中，光線通過分叉光纖分成若干同等亮度的光線，光線經(jīng)過光纖準(zhǔn)直鏡后進(jìn)入空芯光纖通道內(nèi)；

所述步驟S3具體包括以下步驟:

S31，蠕動泵將不同的待測溶液分別注入待測通道中，將去離子水注入至參考通道中；

S32，打開參考通道的轉(zhuǎn)換閥門，空芯光纖內(nèi)的光線通過光學(xué)分光機(jī)構(gòu)，得到參考光譜I₀；

S33，關(guān)閉參考通道的轉(zhuǎn)換閥門，打開待測通道的轉(zhuǎn)換閥門，空芯光纖內(nèi)的光線通過光學(xué)分光機(jī)構(gòu)，待測光譜I；

S34，斷開所有轉(zhuǎn)換閥門，得到暗光譜I_d；

所述步驟S4具體包括以下步驟:

S41，待測溶液的吸光度得到其吸收光譜f(x_i)，其中i為待測溶液的個(gè)數(shù)；

S42，通過PC上位機(jī)顯示其吸收光譜示意圖，根據(jù)吸收峰位置對應(yīng)的波段確定待測溶液的種類；根據(jù)吸收光譜確定溶液濃度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于空芯光纖的多通道溶液濃度檢測方法，其特征在于：在步驟S33中，所述待測通道包括第一通道、第二通道和第三通道，打開其中一條待測通道的轉(zhuǎn)換閥門，得到該待測通道中溶液的待測光譜I后，關(guān)閉該通道的轉(zhuǎn)換閥門；重復(fù)該步驟直至得到所有待測通道中溶液的待測光譜。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于空芯光纖的多通道溶液濃度檢測方法，其特征在于，所述步驟S42具體為：根據(jù)下式計(jì)算吸收光譜的面積S_i：

[a,b]為選取以吸收峰為中心對稱分布的一段區(qū)間,且b-a≠0

根據(jù)S_i的大小，確定溶液的濃度：

不同濃度為x₁，x₂，x₃，…，x_i的待測溶液測得吸收光譜為f(x₁)，f(x₂)，f(x₃)，…，f(x_i)，通過計(jì)算得到其吸收面積為S₁，S₂，S₃，...，S_i，

根據(jù)x₁，x₂，x₃，…，x_i和S₁，S₂，S₃，...，S_i，建立濃度x和吸收光譜面積S的對應(yīng)關(guān)系，得出其多項(xiàng)式擬合方程：S＝k_nxⁿ+k_n-1x^n-1+...+k₂x²+k₁x+k₀，其中，k₀,k₁,k₂,...,k_n-1,k_n均為常數(shù)，且不全為0；

將所測溶液的吸收光譜面積S_i代入擬合方程，得到其濃度的大小x_i。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于空芯光纖的多通道溶液濃度檢測方法，其特征在于，所述步驟S3中，進(jìn)入光學(xué)分光機(jī)構(gòu)的具體步驟包括：

SA，光線通過狹縫控制其入射的寬度；

SB，通過所述準(zhǔn)直鏡，對光線進(jìn)行準(zhǔn)直；

SC，通過所述透射光柵，光線發(fā)生衍射，按不同的衍射角出射；

SD，在所述聚焦鏡的作用下，將不同波段的光線在光電探測元件表面成像。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于空芯光纖的多通道溶液濃度檢測方法，其特征在于，所述光源的波長區(qū)間為180-800nm。