[发明专利]一种基于毛细管的光纤水质监测探头结构

说明书

本发明提供一种基于毛细管的光纤水质监测探头结构，其特征在于：所述探头结构由入射光纤的光出射端Ⅰ和出射光纤的光入射端Ⅱ共同嵌套在具有开槽结构的毛细管的两端构成，置于待测环境中，所述入射光纤的光入射端Ⅰ与光源连接，所述出射光纤的光出射端Ⅱ与光谱仪连接；其中，所述入射光纤的光出射端Ⅰ设有半球形光纤微透镜；所述入射光纤的光出射端Ⅰ和出射光纤的光入射端Ⅱ在所述毛细管中的长度均小于所述毛细管的开槽结构两端未开槽部分的长度。本发明能够利用透射光谱法实时在线监测水质的变化，解决了传统水质传感器体积大、不易于在线监测的问题。

技术领域

本发明涉及光学水质检测技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于毛细管的光纤水质监测探头结构。

背景技术

海洋水质环境监测是影响海洋农业发展的生命线，但是随着社会经济的发展和人口的不断增加，大量污染物被排向海洋。海洋污染物存在多样性(物理化学量种类多)和干扰复杂性(多因素耦合)的特点，并且海洋水质监测需要进行长期大范围的实时在线监测，对检测系统的价格、体积、功耗具有一定的要求，造成海洋环境监测尤为困难，直接影响海洋生态环境与经济协同发展。

海洋水质传感器是实现海洋监测的关键核心器件，而现有的海洋水质传感系统检测参数有限，以多类不同传感器单元拼装为主，存在集成度低、体积大、功耗高、测不准、误差大且易受干扰的弱点，难以用于实时在线海洋异常监测系统。

现有技术中，针对水质光纤检测设备众多，但从结构、使用寿命、工艺条件等方面多有些许不足，如：

申请公布号CN104568946A公开了一种水质pH测量的光纤传感器，光纤传感器探头主要包括光纤探针、耦合器、敏感膜、反射镜、金属外壳等。采用双光路检测，发送光纤束传出的光经反射镜反射后被接受光纤束接收，通过比对信号光变化，来达到检测的目的。但由于装有反射镜，结构复杂，且要制备敏感膜，传感器寿命受到膜寿命的影响。

授权公告号CN105352554B公开了一种光纤光栅pH/温度传感器，包括一段光纤，在所述光纤的纤芯上间隔设置有用两端长周期光纤光栅。将智能水凝胶(pH值和温度敏感型)涂敷在长周期光纤光栅上实现光纤光栅pH值和温度传感。但水凝胶通常存在强度低、韧性差等缺点，需要定期更换，难以实现长期在线监测。

授权公告号CN204988999U提出了一种宽光谱光纤水质检测仪，该检测仪利用光学透镜，将光纤出射光束转为平行光通过待测液体，通过光强变化实现水质监测。但传感器的构成器件较多，包括水泵、光学准直镜等，导致传感器结构复杂、体积较大。

授权公告号CN203870017U公开了一种光纤传感的水质检测装置，将光纤剥去部分涂覆层缠绕在支架上绷紧拉直，去包层段与水环境接触，采用传感光纤产生的倏逝波进行水质监测。该传感器纤芯大面积接触水环境，寿命受到影响。光纤脆弱易断裂，制备过程中要将光纤绷紧拉直，工艺要求很高。

综上，有必要提出一种实用性强，结构简单且体积小型化的水质监测装置用以解决现有技术中的不足。

发明内容

根据上述提出现有的水质传感器体积大、集成度低，不易于在线监测等技术问题，而提供一种低功耗、低成本、体积小的光纤水质监测探头结构。本发明主要采用毛细管与光纤连接，通过改变毛细管的结构，利用开槽的手段将外界环境与管内环境相通，实现了水质多参数监测探头的小型化。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于毛细管的光纤水质监测探头结构，其特征在于：

所述探头结构由入射光纤的光出射端Ⅰ和出射光纤的光入射端Ⅱ共同嵌套在具有开槽结构的毛细管的两端构成，置于待测环境中，所述入射光纤的光入射端Ⅰ与光源连接，所述出射光纤的光出射端Ⅱ与光谱仪连接；