[发明专利]一种机械热压成形扁平状塑料光纤SPR折射率传感器

说明书

本发明属于光纤传感器技术领域，具体涉及一种机械热压成形扁平状塑料光纤SPR折射率传感器，包括扁平状塑料光纤SPR传感探头、复色光源、第一光纤跳线、第二光纤跳线、光纤光谱仪、数据采集处理系统，所述扁平状塑料光纤SPR传感探头的一端连接有第一光纤跳线，所述第一光纤跳线连接有复色光源，所述扁平状塑料光纤SPR传感探头的另一端连接有第二光纤跳线，所述第二光纤跳线连接有光纤光谱仪，所述光纤光谱仪连接有数据采集处理系统。本发明的机械热压成形扁平状塑料光纤SPR折射率传感器具有制备工艺简单，探头结构参数精确可控，表面光滑规整，易于其他敏感材料的涂覆等特点。本发明传感器的调制方式为波长调制，灵敏度较高。

技术领域

本发明属于光纤传感器技术领域，具体涉及一种机械热压成形扁平状塑料光纤SPR折射率传感器。

背景技术

物质折射率是反映其内部信息的一个本质属性，对其测量可有效地反映出物质的浓度、糖度、PH值和色散等物理特性。因此，折射率传感技术已在医疗卫生，环境监测、生物化学等领域得到了广泛应用。最近几十年，光纤等离子体共振(SPR)折射率传感器因其具有高探测灵敏度、结构紧凑、抗电磁干扰和可远程操作等优点而备受研究，但目前大多数光纤SPR传感探头由石英光纤制备而成，其制备工艺和封装工艺较为复杂，不满足市场廉价、测量方便的需求。

发明内容

针对上述光纤SPR传感探头由石英光纤制备而成，其制备工艺和封装工艺较为复杂的技术问题，本发明提供了一种制备工艺简单、结构参数可控且可批量化生产的机械热压成形扁平状塑料光纤SPR折射率传感器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种机械热压成形扁平状塑料光纤SPR折射率传感器，包括扁平状塑料光纤SPR传感探头、复色光源、第一光纤跳线、第二光纤跳线、光纤光谱仪、数据采集处理系统，所述扁平状塑料光纤SPR传感探头的一端连接有第一光纤跳线，所述第一光纤跳线连接有复色光源，所述扁平状塑料光纤SPR传感探头的另一端连接有第二光纤跳线，所述第二光纤跳线连接有光纤光谱仪，所述光纤光谱仪连接有数据采集处理系统。

所述扁平状塑料光纤SPR传感探头包括塑料光纤、扁平状塑料光纤，所述扁平状塑料光纤设置在塑料光纤的中部，所述塑料光纤的一端连接有复色光源，所述塑料光纤的另一端连接有光纤光谱仪。

所述塑料光纤的两端通过夹具分别与复色光源、光纤光谱仪固定连接。

一种机械热压成形扁平状塑料光纤SPR折射率传感器的制备装置，包括虎钳、金属模具、恒温加热台、磁控溅射镀膜设备，所述虎钳放置在恒温加热台上，所述虎钳上设置有两个钳口，所述两个钳口内侧均设置有金属模具，所述扁平状塑料光纤SPR传感探头设置在两个金属模具之间，所述扁平状塑料光纤设置在磁控溅射镀膜设备内。

一种机械热压成形扁平状塑料光纤SPR折射率传感器的制备方法，包括下列步骤：

S1、制备前对塑料光纤的压制区域进行去包层处理，然后将处理后的塑料光纤沿轴向夹在虎钳的两个钳口的金属模具之间，将其放置在恒温加热台上，制备过程中恒温加热台通过热传导将矩形金属模具加热，待表面温度稳定后；通过旋拧虎钳的把手，施加垂直于塑料光纤轴向的压力，在该压力作用下，塑料光纤发生形变，使得圆柱形结构的塑料光纤在压制区形成扁平状塑料光纤探头；

S2、将扁平状塑料光纤从金属模具中取出，将制备好的扁平状塑料光纤置于磁控溅射镀膜设备中，利用磁控溅射镀膜法，在扁平状塑料光纤区域镀金属膜，单次镀膜结束后，对塑料光纤进行旋转180°操作，对塑料光纤另一侧面进行镀膜，以此来实现探头双侧面镀膜。

所述恒温加热台的加热温度范围为：110～130℃，所述表面温度稳定的范围为：80～90℃。

所述扁平状塑料光纤的长度为10～20mm，所述扁平状塑料光纤的厚度为500～800μm。