光纤传感器液体浓度检测系统的研究

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1、．．．．．．．．一．．当銮盔兰塑圭主堡垒塞．．．．．．．．摘要浓度是表征介质溶液特征的重要参量之一。对溶液浓度的测量与控制在造纸、化工、制糖、食品、制药等行业中有着广泛的应用，它是保证产品质量和提高产品质量的重要技术手段．有关测量浓度的方法有很多种，目前技术已经比较成熟、并且得到应用的方法有电容法、光电法，超生光栅法、掠入射法等．目前，在溶液的检测方面，尤其是在线溶液浓度的检测与控制方面还处于较落后的状态，本文基于溶液浓度与折射率的对应关系，提出用折射率调制型光纤传感器测量溶液的浓度的一种方法．光纤传感技术是伴随着光纤通信的发展而出现的一门崭新的技术．光纤传感器是通

2、过被测物理置对光纤内传输的光进行调制，使传输光的强度(振幅)、相位、频率或偏振态等特性发生变化，再对被调制过的光信号进行检测，从而得出被测物理量的一种新型传感器．本文在对各种测量方法进行研究的基础上，提出了测量液体浓度的新方法，利用光纤熔接器制作的U型敏感元件是测量的关键部件，它插入被测液体后，可以直接测量液体浓度的变化．低频信号发生器输出1000H．z、5mV低频正弦电信号，经光发射端机放大后驱动LED发出被强度调制后的光信号．该光信号经传输光纤和被插入液体中的U型敏感元件内部全反射后到达光接收端机。在光接收端机中PD将光信号转换成电信号，经放大后输出正弦交流电信

3、号。为测量准确，光接收端机后接毫伏表(或数字电压表)和示波器，也可以将输出信号经A／D转换器后连接到计算机中。对实验结果进行系统的处理，从而可以实现被测液体浓度的实时检测．实验证明，光纤液体浓度检测系统工作可靠，性能稳定，在实际应用中是可行的．对溶液浓度的测量首先按照质量百分比浓度依次精确配置12种不同浓度的食盐和蔗糖溶液作为浓度参考值．将u型敏感元件分别置于不同浓度精确配置的食盐溶液和蔗糖溶液中，分别记录下毫伏表的读数．然后将所测量的食盐溶液和蔗糖溶液的电压值作为纵坐标。将浓度值作为横坐标，作一曲线·该光纤传感器实验系统在常温下可分辩O．6％的浓度的食盐溶液和O．

4、4％的蔗糖溶液．该系统使用了光纤光电耦合器，可以不必考虑光纤与光电器件的耦合、接‘．．．．．．．．．．．．省奎盔兰至主主丝鲨塞．．．．．．．．．．．．．续等技术问题，大大简化了系统的设计，只需对光发射和接收端机的电路进行简单设计；敏感元件尺寸小，抗化学腐蚀，可用于易燃、易爆液体的浓度检测和自动控制系统中．每一种均一的物质都有固定的折射率。对同一种物质溶液来说，其折射率的大小与浓度成正比．本实验最后借助光学仪器，通过光对物质的折射、反射作用，研制了光纤折射仪．通过光纤折射仪，可以实现液体浓度的在线实时测量。关键词：光纤传感器，液体浓度，U型敏感元件，光纤折射仪，．．．

5、．．当蛮銮兰塑圭主笔篷吝．．．．．．．AbstractConcenu'afionisoneofimportantparameterstOdenoteliquidsolution,80itiswidelyappliedofliquidconcentrationmonitoringandcontrollinginmanyfieldssuchaspapermaking，chemistryindustry,refinesugar,foodstuff,andmedicine．ItisamaintechnologymethodtO倒sILrcandimproveproducti

6、onquality．TherearcmanymethodstomeastLreliquidconcentration,atpresentmatureandwidelyappliedmethodsincludecapacitancemethod，photoelectricitymethod,ultrasonic霉她method,andincidencemethod．Nowintheaspectofliquidconcentrationmeasurement,especiallyinrealtimemeasurement,thetechnologyiscomparati

7、velyuncultured．Thisworkpresentsatestingsystemwhichbasc$opticalintensitymodulationprinciplewithopticalfiber9既1sortOmc姐ireliquidconcenu-ationchangesinrealtime．Fiberopticsenseisanewtechniquewi也thedevelopmentofoptiealfibercommunication．Theopticalb啪transmitinthefiberandismodulatedbytested