[发明专利]一种温度补偿的大测量范围的SPR传感器及制作使用方法

说明书

本发明属于光纤传感领域，主要涉及一种温度补偿的大测量范围的SPR传感器及其制造方法。包括偏三芯光纤、同轴双波导光纤、三通、空芯光纤、石英毛细管、塑料包层多模光纤、宽谱光源、三维位移台、微流注射泵、废液池、光谱仪和电脑，所述偏三芯光纤的一端与同轴双波导光纤的一端正对焊接，所述同轴双波导光纤的另一端与空芯光纤的一端正位焊接，所述空芯光纤的另一端与塑料包层多模光纤正位焊接，所述空心光纤的两端和中部均设有侧抛开口，所述两端的侧抛开口处均设有三通，所述空心光纤穿过三通。本技术方案用以解决传统SPR传感器测量范围小，同一时刻测量物质单一，不能对高折射率的溶液进行测量，以及测量结果受到温度影响的问题。

技术领域

本发明属于光纤传感领域，主要涉及一种温度补偿的大测量范围的SPR传感器及制作使用方法。

背景技术

表面等离子共振(SPR)传感器具有体积小，灵敏度高，抗电磁辐射和干扰，可实现远距离测量等优点，广泛应用于食品安全、生物医学、环境监测等方面。其原理为：当光波从光密介质射向光疏介质时，在两种介质的界面，将发生反射和折射，如果入射角大于临界角，将不会发生折射，反射光波与入射光波能量相等，这种现象称为全反射，当发生全反射时，入射光照射到两种介质分界面后，光波能量全部反射回光密介质，但并不是在界面上一下就反射回去的，而是在光疏介质中穿透很薄的一层，厚度在光波波长量级，这部分穿透的电磁波称为倏逝波，倏逝波在金属表面激发表面等离子体，在一定条件下，倏逝波与金属表面等离子体发生共振，此时，反射光的能量由于入射光的能量被部分吸收而下降，形成共振峰，当光疏介质折射率不同时，共振峰发生偏移，这就是光纤SPR传感器对待测介质(光疏介质) 折射率参数进行检测的基本原理。

由于待测目标的多样化，单通道SPR传感器已经无法满足要求；目前的大多数实验规避了温度对实验的影响，但光纤SPR传感器对温度是敏感的，因此，研究具有温度补偿的光纤 SPR传感器也是有必要的；传统SPR传感器不能测量高折射率溶液，因此，如何提高SPR传感器的测量范围成为亟待解决的问题；对于以上问题，许多学者都针对其中的一个问题提出了解决方案，但还没有能够同时解决以上三个问题的解决方案。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明的目的在于提供一种温度补偿的大测量范围的SPR传感器及制作使用方法，用以解决传统SPR传感器测量范围小，同一时刻测量物质单一，不能对高折射率的溶液进行测量，以及测量结果受到温度影响的问题。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种温度补偿的大测量范围的SPR传感器，其特征在于，包括偏三芯光纤、同轴双波导光纤、三通、空芯光纤、石英毛细管、塑料包层多模光纤、宽谱光源、三维位移台、微流注射泵、废液池、光谱仪和电脑，所述偏三芯光纤的一端与同轴双波导光纤的一端正对焊接，所述同轴双波导光纤的另一端与空芯光纤的一端正位焊接，所述空芯光纤的另一端与塑料包层多模光纤正位焊接，所述空心光纤的两端和中部均设有侧抛开口，所述两端的侧抛开口处均设有三通，所述空心光纤穿过三通，并用紫外固化胶将三通固定在空芯光纤上，所述空芯光纤光源进入端的三通与微流注射泵相连，所述空芯光纤光源出去端的三通与废液池相连，从而形成微流通道，所述偏三芯光纤的另一端放在三维位移台的V槽中，所述三维位移台的 V槽另一端设有单模光纤，所述单模光纤的另一端与宽谱光源相连，使单模光纤能够给偏三芯光纤的每个纤芯分别注入光源，所述塑料包层多模光纤的另一端与光谱仪相连，所述光谱仪与电脑电性连接，所述同轴双波导光纤上设有第一金属薄膜，所述石英毛细管与设置在光源进入端的三通之间设有第二金属薄膜，所述空心光纤的中部侧抛开口处设有第三金属薄膜，所述塑料包层多模光纤上设有第四第四金属薄膜，所述石英毛细管包覆在第三金属膜的外侧，且用紫外固化胶将石英毛细管固定在空芯光纤上。

本技术方案的工作原理如下：