[实用新型]一种用于测量溶液浓度的反射式光纤传感器装置

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及光纤光谱、光学传感技术及光电检测技术领域，特别涉及一种用于测量溶液浓度的反射式光纤传感器装置。

背景技术

当物质受到光(电磁波)的照射时，会发生光的吸收、反射或透射等现象。光谱分析利用这些现象与物质的成分、结构、物理化学特性之间的关系，鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量。与传统技术相比，光谱分析技术具有测试方法简单、速度快、精度高、结果稳定、对测试人员无专业化要求、测试过程无污染、无破坏性、测试范围可以不断拓展等优点，己被广泛应用于石油化工、农业、食品、工业控制、医学等多个领域。

随着社会的发展和人们生活水平的提高，人们对环境监测、食品分析及药品分析现场化、家庭化的呼声越来越高，对环境监测、食品分析及药品分析仪器的小型化、智能化，操作方便快捷，安全性高，检测结果直观提出迫切需求。

实用新型内容

为了克服现有研究的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于测量溶液浓度的反射式光纤传感器装置，具有小型化、智能化、家庭化，操作方便快捷，安全性高，检测结果直观，重复性好，成本低廉，无二次污染等优点，符合社会的发展和人们生活水平提高的需要。为实现上述功能，本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本实用新型公开了一种用于测量溶液浓度的反射式光纤传感器装置，包括光源、Y型光纤、反射式光纤传感器、光纤光谱仪、传感器固定装置，反射式光纤传感器固定在传感器固定装置上，反射式光纤传感器一端浸入待测溶液中，另一端与Y型光纤一端连接，Y型光纤另一端分为两个分支，分别与光源和光纤光谱仪连接。

进一步地，所述反射式光纤传感器外形为一个不锈钢圆柱，其下部设置有开口，不锈钢圆柱底部粘贴一块全反射镜。

进一步地，所述不锈钢圆柱开口浸入待测溶液中。

进一步地，所述光源为波长范围为190～2000nm的氘钨灯光源。

进一步地，所述光源为波长范围为400～700nm的卤钨灯光源。

进一步地，所述传感器固定装置由圆形平台、竖直夹具、水平夹具、竖直支撑杆、水平支撑杆构成，圆形平台与竖直支撑杆固定连接，竖直夹具与竖直支撑杆固定连接，竖直夹具上设置有竖直可调节装置，竖直夹具与水平支撑杆固定连接，水平夹具与水平支撑杆固定连接，水平夹具设置有水平可调节装置。

本实用新型的工作原理及过程。

被测溶液装入器具，放在传感器固定装置的圆形平台上，反射式光纤传感器一端浸入待测溶液中，反射式光纤传感器固定在传感器固定装置的水平夹具上，通过水平夹具上的水平调节装置可使水平夹具在水平支撑杆上移动，找准反射式光纤传感器的水平位置并固定，通过竖直夹具上的竖直调节装置可使竖直夹具在竖直支撑杆上移动，找准反射式光纤传感器的竖直高度位置并固定。反射式光纤传感器固定好后，反射式光纤传感器下部开口处充满待测溶液；打开光源后，光源发出的光经过Y型光纤有分支一端的一个分支传输到Y型光纤无分支一端，并入射到反射式光纤传感器下部开口处的待测溶液；入射光到达反射式光纤传感器底部后被表面度氧化膜的全反射镜反射回来，反射光经过反射式光纤传感器下部开口处的待测溶液后进入Y型光纤无分支一端，并经Y型光纤含分支一端的另一个分支进入光纤光谱仪，得到待测溶液的吸光度数据；光纤光谱仪内置软件通过与标准溶液浓度吸光度的标准曲线对比和拟合，测算待测溶液的浓度。

而当一束平行光垂直入射一均匀稳定的溶液时，溶液会对特定波长范围的光有一定的吸收，在光程不变的情况下，溶液的浓度与吸光度成正比，可以描述为：

式中：A为吸光度；I₀为入射光强度；I为透射光强度；k为摩尔吸光系数，单位为L·mol^-1·cm^-1；b为光程，单位为cm；c为吸光物质的浓度，单位为mol·L^-1。

当待测物质的浓度越大、光程越厚，则溶液对光的吸收越多、透过的光越弱。配制同种物质不同浓度的标准溶液，测定各标准溶液的吸光度，得到标准样品的吸光度数据，做出标准溶液浓度与吸光度的标准曲线。在相同条件下，测定未知时刻含有该物质溶液的吸光度，就可通过标准曲线快速得出标准浓度。