[实用新型]一种用于检测染料浓度的锥形结构光纤传感器

说明书

本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及一种用于检测染料浓度的锥形结构光纤传感器，包括光源、微纳光纤和光谱仪，所述微纳光纤由光敏光纤拉锥制得，所述微纳光纤由位于中部的束腰均匀区和位于束腰均匀区两侧的过渡区组成，在所述束腰均匀区涂覆有多壁碳纳米管材料层，所述微纳光纤的左右两端分别与光源和光谱仪连接。本实用新型将微纳光纤和多壁碳纳米管材料相结合，将微纳光纤小型化、低成本、高灵敏度的优势与多壁碳纳米管材料良好的吸附性、优秀的物理和化学性能很好的结合在一起，通过监控不同染料浓度下光谱的漂移量来确定所测染料的具体浓度，为染料浓度的测定提供了新思路。

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及一种用于检测染料浓度的锥形结构光纤传感器。

背景技术

随着人类对色彩需求的不断增大，染料已经被广泛应用于纸张、纺织、化妆品、包装等各种行业，人类五颜六色的生活与染料息息相关。染料给人类带来多彩生活的同时，随之而来的是大量的染料废水，废水中的染料大部分是有害的，对于水体环境中的植物来说，会阻碍光的穿透从而抑制植物的光合作用，不利于水生生物的生长；对于人类来说，过多接触染料废水会使人的皮肤产生瘙痒、发炎等过敏反应，更严重的会使人中毒或者致癌。因此，只有严格监控染料废水中染料的浓度才会尽可能的减小对人类生活与环境的影响。本实验以茜素红S染料为例来解释说明。茜素红S是由茜素硫磺盐合成的一种染料，是众多着色工艺中应用最广泛的染料之一，同时它也是一种危险的有害物质。因其具有复杂的芳香分子结构使得它有稳定的物理化学性质，较难降解，因此对于水中茜素红S染料的浓度必须做到严格的把控。

目前对于染料浓度的检测主要为分光光度法等。近年来，随着光纤传感技术的飞速发展，小型化、低成本、高灵敏度的优势逐渐显现出来，光纤传感器在医疗、工业等各方面都发挥了很大的作用。因此亟待研发一种用于检测染料溶度的光纤传感器。

实用新型内容

本实用新型针对上述问题提供了一种用于检测染料浓度的锥形结构光纤传感器。

为达到上述目的本实用新型采用了以下技术方案：

一种用于检测染料浓度的锥形结构光纤传感器，包括光源、微纳光纤和光谱仪，所述微纳光纤由光敏光纤拉锥制得，所述微纳光纤由位于中部的束腰均匀区和位于束腰均匀区两侧的过渡区组成，在所述束腰均匀区涂覆有多壁碳纳米管材料层，所述微纳光纤的左右两端分别与光源和光谱仪连接。

进一步，所述光敏光纤的包层直径为125μm。

再进一步，所述过渡区的长度约为4mm，所述束腰均匀区的长度为10-13mm、直径为7-8μm。

更进一步，所述光源为1528-1603nm波段的放大自发辐射光源。

更进一步，所述光谱仪的分辨率为0.03nm。

与现有技术相比本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型将微纳光纤和多壁碳纳米管材料相结合，将微纳光纤小型化、低成本、高灵敏度的优势与多壁碳纳米管材料良好的吸附性、优秀的物理和化学性能很好的结合在一起，通过监控不同染料浓度下光谱的漂移量来确定所测染料的具体浓度，为染料浓度的测定提供了新思路；

2、本实用新型具有较广的检测范围，茜素红S染料浓度在0-1000mg/L时都能被测到，特别是在0-20mg/L较低浓度时检测结果更加精确,可以满足日常所需；

3、本实用新型与传统的分光光度法相比具有操作简单、成本较低、抗干扰能力强的优点；

4、本实用新型中的用于检测染料浓度的微纳光纤在经过去离子水水洗后可以多次重复使用，并且不会影响下一次的检测结果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的微纳光纤的结构示意图；