[發明專利]光纖傳感器、光纖傳感器系統及其檢測方法

在審

• 申請號: 202310208279.1
• 申請日: 2023-03-06
• 公開（公告）號: CN116337804A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 許銀生;趙永坤;李子堅;陶海征;陸平;夏夢玲
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01N21/3577
• 分類號: G01N21/3577;G02B6/02;C03B37/025
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 張杰

本發明提供一種光纖傳感器、光纖傳感器系統及其檢測方法，光纖傳感器包括微納光纖，微納光纖包括設置于傳感光纖中心的第一光纖部以及與第一光纖部的兩端連接的第二光纖部，第一光纖部的直徑小于第二光纖部的直徑，其中，第一光纖部包括至少一圈呈環形的第一光纖子部，本發明提供的光纖傳感器通過在傳感光纖中心設置至少一圈呈環形的第一光纖子部，增加了光在微納光纖內的反射次數的同時，增加了光在微納光纖內傳播時產生的倏逝波的穿透深度，進而大大提高了光纖傳感器的檢測靈敏度；另外，本發明提供的光纖傳感器系統的檢測方法可同時對待測溶液進行定性和定量分析，進而節省了檢測成本。

技術領域

本發明涉及光譜分析檢測技術領域，尤其涉及一種光纖傳感器、光纖傳感器系統及其檢測方法。

背景技術

近年來，紅外光纖傳感檢測是一種全新的紅外光譜采樣檢測技術，適用于各類物質分子的檢測，特別是有機液體。與衰減全反射法(Attenuated?Total?Reflection，ATR)采樣技術相比，光纖具有更高的靈活性和更低的成本，其傳感靈敏度更高。紅外光纖對液體進行傳感仍然基于全內反射和倏逝波原理，該技術已成功應用于分子識別和疾病的早期診斷。盡管基于倏逝波原理的光纖傳感器已經在很多領域得到了廣泛的應用，但仍存在靈敏度低、使用過程中光纖容易斷裂、實用性差等缺點。

因此，亟需一種光纖傳感器、光纖傳感器系統及其檢測方法以解決上述技術問題。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種光纖傳感器、光纖傳感器系統及其檢測方法，用于改善現有技術的光纖傳感器的檢測靈敏度低下的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種光纖傳感器，包括微納光纖，微納光纖包括設置于傳感光纖中心的第一光纖部以及與第一光纖部的兩端連接的第二光纖部，第一光纖部的直徑小于第二光纖部的直徑；

其中，第一光纖部包括至少一圈呈環形的第一光纖子部。

在本申請實施例所提供的光纖傳感器中，第一光纖部還包括第二光纖子部，第二光纖子部與第一光纖子部的一端連接，第二光纖子部的兩端分別連接有第二光纖部；

其中，第二光纖子部的直徑大于或者等于第一光纖子部的直徑，第二光纖子部的直徑由第二光纖子部的中心位置向遠離傳感光纖中心的兩側線性遞增。

在本申請實施例所提供的光纖傳感器中，第一光纖子部的直徑范圍在50μm至100μm之間，第二光纖子部的直徑范圍在50μm至400μm之間。

在本申請實施例所提供的光纖傳感器中，第一光纖部包括n圈第一光纖子部，n的取值范圍在1至4之間，第一光纖子部的彎曲半徑范圍在0.5mm至2mm之間。

在本申請實施例所提供的光纖傳感器中，光纖傳感器包括主體部，主體部包括一用于裝載待測溶液的液體池；

其中，第一光纖部通過粘合層固定于液體池的底部，第二光纖部通過粘合層固定于主體部的上端面。

在本申請實施例所提供的光纖傳感器中，微納光纖經紅外玻璃光纖拉錐而成，紅外玻璃光纖的直徑范圍在150μm至1000μm之間，紅外玻璃光纖可傳輸紅外光的波長范圍在850cm^-1至4000cm^-1之間。

相應地，本發明還提供一種光纖傳感器系統，包括光源、透鏡、MCT液氮制冷探測器、紅外光譜儀、計算機以及如上任一項的光纖傳感器。

相應地，本發明又提供一種采用如上的光纖傳感器系統的檢測方法，方法包括：

對光纖傳感器系統的光路進行調整，使經過透鏡聚焦的光線充分耦合進入光纖傳感器中；

采集光纖傳感器的紅外透過光譜作為背景信號；

將待測溶液滴入光纖傳感器中的液體池，以及采集待測溶液的紅外吸收光譜，得到第一紅外吸收光譜；