基于锁相放大技术的光纤氧传感器研究

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1、武汉理T人学硕+学位论文摘要光纤气敏传感器是20f【

2、_纪80年代初由光纤技术，光谱技术以及计算机技术相互交义、渗透而形成的新技术。光纤传感技术在国外发展较早，发展水平也比国内成熟，目前，在国外光纤传感技术已经广泛用于化学分析，生物及医药检测，环境污染等检测领域。目前，光纤氧气传感器是光纤传感技术的热点和难点。本课题为基丁荧光猝灭效应原理，通过测鼍荧光寿命来确定氧气浓度的光纤氧气传感器。技术方案上采瑚脉冲激励LED监紫光源J!(1射敏感元什，可以获得．fljx,J稳定的荧光信号，再通过荧光测量来

3、确定氧气浓度。我们知道，进入光电二极管的信号光是激励光加上具有指数衰减的特征的荧光，根据频域分析，它相对r激励光在单一频率上具有确定的相位著，所以选川“相位锁定”技术来测量荧光寿命。相对丁一般的通过测揖荧光强度的测量荧光寿命的方法，这种“相佩锁定”具有技术灵敏度高，抗于扰性强的优点。电路设计采川的“相位锁定”技术是利_}fj相关原理设计的一种同步相干检测技术。根据13相关原理，通过的相关器，强化信号，减少了噪声干扰，然厉通过滤波积分，得到了与信号之间相位差成比例关系的直流电压，实现对信号的检测，

4、本课题根据实际情况，采JH方波作为激励波，并根据方波放大电路具有积分效应，埘数学公式描述了检测信号的变化，并推断山此电路有助予提高测量的精度和范围。根据上述理论做山了实际电路，实验的结果也证明了上述结论的正确性。由于光纤气敏传感器系统设计的相似性，本课题的研究成果具有J“泛的意义。今后，可以根据本论文的实验结果，设计山多参数光纤化学传感器，通过不同的敏感元什，实现对各类化学参罱的测摄。关键词：光纤气敏传感器，荧光猝灭，锁相放大，自相关，虚拟仪器武汉理I：人学硕L学位论文AbstractThefi

5、beropticsensingtechnologyisakindofnewsensingtechnologydevelopedinthemiddleof20century．Withthedevelopmentoffiberoptic，spectroscopy，engineeringandcomputer，therewereincreasinginterestsinthedevelopmentofFiberOpticGasSensor(FOGS)in1980s．Nowadaysthetechniq

6、uehasbeenusedinmanyfieldssuchaschemicalanalysis．biologyandmedicinedetection．Inthisthesis．basedontheprincipleofluminescentquenchingeffect，wediscussthemethodsofdetectingtheluminescent．TheSO—calledluminescentquenchingiSakindofprocessthatthelumineseentma

7、terialhaschemicaIorphysicalreactionswithcertainsubstance．Andthentheluminescentprocesswillchangeprominently．Asakindofapplicablesubstance，Ru(phen)3c12wasselectedhere．Ithastheadvantageofgoodstabilityofluminescent．10ng1ifespanandthestrongquenchingeffect．

8、Throughtheformerexperiment，weknowthatwiththepulselightofblueLED．ThesensorcanemitthesteadYluminescent．Sowecantellthedensityof02throughtheluminescentquenchingtime．ButtheopticfibercouplingeffectinthelightWayreducestheintensityoftheluminescent．SothePINin

9、thesystemforopticandelectricchangingjustgetsthefaint1uminescent．Andwhat’Smore．theluminescenthastheattenuationinexponential．ItiSdi珩culttodetecttheintensityofthe1uminescentinsuchcondition．Intimefield，thesignal．whichiSdetectedbvPIN．iS1aterthantheinspire