[发明专利]一种生化及医用空芯布拉格光纤测量分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种空芯布拉格光纤测量分析系统，具体地涉及一种可应用于生化医用领域中流体组分及浓度测量的空芯布拉格光纤测量分析系统。 

背景技术

布拉格光纤是一种新型的光子带隙光纤，其结构特点是光纤的纤芯为空气，包层为折射率周期性变化的介质膜，通过多层介质膜的布拉格衍射作用把光局限在中间的空气纤芯内传输。不同的设计具有不同的带隙，因此具有不同的传输光谱，所以这类光纤能够传导紫外到红外的光谱，因此这类光纤非常适合于光纤传感。 

在生物、化学及医疗领域内，经常需要对流动物质的组分及其浓度进行测量，由于流体中物质组分及其浓度可能会不断变化，对其取样测量不仅工作量大，操作繁琐，而且采样点数据不能实时得到，测量结果也不准确。 

发明内容

本发明的目的是解决流体组分及浓度测量的技术难题，提供一种能实时测量流体组分及浓度的生化及医用空芯布拉格光纤测量分析系统。 

本发明通过以下技术方案来实现发明目的，一种生化及医用空芯布拉格光纤测量分析系统，包括宽带光源、测量装置、光谱分析仪和计算机处理系统，宽带光源发出连续电磁波经被测物质透射后由光谱分析仪接收，再由计算机处理系统进行数据处理和分析，所述测量装置为光纤传感测量装置，所述光纤传感测量装置由空芯布拉格光纤、单模光纤、双包层光纤、流体输入管连接件和流体输出管连接件，布拉格光纤安装管、单模光纤安装管、双包层光纤安装管 组成，单模光纤安装管、空芯布拉格光纤安装管、双包层光纤安装管依次同轴设置，并相互连通，流体输入管连接件连接单模光纤安装管和空芯布拉格光纤安装管，流体输出管连接空芯布拉格光纤安装管和双包层光纤安装管，空芯布拉格光纤、单模光纤、双包层光纤分别固定于布拉格光纤安装管、单模光纤安装管、双包层光纤安装管中，宽带光源发出的连续电磁波通过单模光纤接入空芯布拉格光纤，再由双包层光纤接出并由光谱仪分析仪接收，最后由计算机处理系统进行数据处理和分析。所述单模光纤的直径小于空芯布拉格光纤空芯部分直径，所述双包层光纤的内包层直径大于空芯布拉格光纤空芯部分的直径。所述光纤传感测量装置可固定于保护壳体中，保护壳体可选用不锈钢或陶瓷材料。 

本发明中，所述宽带光源为能发射连续红外，可见及紫外电磁波的光源，光路由宽带光源发出，经布单模光纤传导到空芯布拉格光纤内，在布拉格光纤空芯内传导光与流体交叠，由双包层光纤输出到光谱分析仪，光谱分析仪从透过的光谱分析出物质的吸收谱或发射谱，来分析流体的物质组分和浓度。设计中，在光输入一端选择小芯径的单模光纤，布拉格光纤的空芯直径大于单模光纤的直径，在光输出一端，采用双包层光纤，其内包层直径大于布拉格光纤的空芯直径，这样设计可以降低光在耦合过程中的损耗，同时可以有效的增加光纤端面与光纤端面的距离，有利于流体快速的进入和流出布拉格光纤。 

本发明的有益效果是：整个系统自动化程度高，操作简单，能实时测量到流体的组分和浓度数据；该系统中光纤传导的光集中在空气纤芯内，待测的流体物质流经纤芯，光和流体重叠面积大，作用距离长，作用充分，使得透过光谱的数据易于测量；布拉格光纤的中心气孔较大，便于清洗附着在气孔内壁的附着物，重复测量不同流体时清洗和使用方便；布拉格光纤的传输波段覆盖紫外到红外，因为红外是大量物质的指纹区，所以该系统应用普及范围较广。

附图说明

图1，本发明的系统结构图。 

图2，光纤传感测量装置结构图。 

图中，1光纤传感测量装置、2布拉格光纤、3单模光纤、4双包层光纤、5流体输入管连接件、6流体输出管连接件、7空芯布拉格光纤安装管、8单模光纤光纤安装管、9双包层光纤安装管、10保护壳体、11宽带光源、12光谱分析仪、13计算机处理系统、14流体输出管、15流体输出管。 

具体实施方式

一种生化及医用空芯布拉格光纤测量分析系统，包括宽带光源11、光纤传感测量装置1、光谱分析仪12和计算机处理系统13，宽带光源11发出连续波经被测物质透射后由光谱分析仪12和计算机处理系统13进行测量分析，所述光纤传感测量装置1由空芯布拉格光纤2、单模光纤3、双包层光纤4、流体输入管连接件5和流体输出管连接件6，布拉格光纤安装管7、单模光纤安装管8、双包层光纤安装管9组成，单模光纤安装管8、空芯布拉格光纤安装管7、双包层光纤安装管9依次同轴设置，并相互连通，流体输入管连接件5连接单模光纤安装管8和空芯布拉格光纤安装管7，流体输出管连接件6连接空芯布拉格光纤安装管7和双包层光纤安装管9，空芯布拉格光纤2、单模光纤3、双包层光纤4分别固定于布拉格光纤安装管7、单模光纤安装管8、双包层光纤安装管9中，宽带光源11发出的连续电磁波通过单模光纤3接入空芯布拉格光纤2，再由双包层光纤4接出并由光谱仪分析仪12接收，最后由计算机处理系统13进 行数据处理和分析。所述光纤传感测量装置1可固定于保护壳体10中，保护壳体10可选用不锈钢或陶瓷材料。所述单模光纤3的直径为0.125mm，空芯布拉格光纤2空芯部分直径为0.2mm，双包层光纤4的内包层直径为0.3mm。