[发明专利]温度和溶解氧浓度同时测量的塑料光纤传感系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器，特别涉及一种能同时对温度和溶解氧浓度进行测量的传感系统。

背景技术

水中溶解氧(Dissolved Oxygen，简称DO)是指水体中以溶解态存在的氧，是水中生长的动植物和微生物的供氧来源，对水中溶解氧浓度的测定在医疗、临床医学、工业处理、环境监测等领域都具有重要意义，特别在水质监测和水处理中，溶解氧是一项重要的控制指标，同时也是水环境保护、水产养殖业及海洋科学中最重要的调查参数。目前的溶解氧传感器主要有基于碘量法、电化学法和光纤方法的溶解氧传感器。而这些传感器只能测试溶解氧的含量，不能测试温度，在水产养殖业、工业生产方面有很大的限制。

本发明涉及一种温度和溶解氧浓度同时测量的塑料光纤传感系统。克服了上述技术缺陷，具有高灵敏度、不易受外界环境干扰、结构简单、价格低廉的特点。

发明内容

本发明是要解决现有溶解氧传感器只能测量溶解氧浓度而不能测量温度的技术问题，而提供一种温度和溶解氧浓度同时测量的塑料光纤传感系统，该系统具有高灵敏度、不易受外界环境干扰、结构简单、价格低廉的特点。

本发明的技术方案为：一种温度和溶解氧浓度同时测量的塑料光纤传感系统，包括光源为汞灯；由塑料光纤制成的传感头，传感头的头部设有剥去护套的U形光纤；U形光纤的外壁上涂覆有含有对温度和溶解氧敏感的荧光指示剂的溶胶-凝胶；汞灯发出的光经过低通滤波片耦合进入塑料光纤。

汞灯谱线为365nm或35nm。塑料光纤为聚甲基丙烯酸甲酯塑料光纤。荧光指示剂是稀土荧光材料为硫氧钇红色材料或邻菲咯啉钌。

本发明的有益效果在于：该系统具有高灵敏度、不易受外界环境干扰、结构简单、价格低廉的特点。

附图说明

图1是本发明温度和溶解氧浓度同时测量的传感器结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的温度和溶解氧浓度同时测量的塑料光纤传感系统，包括光源为汞灯1，低通滤光片2，传感池3，由塑料光纤制成的传感头4，耦合器5，630nm的带通滤光片6，574nm的带通滤光片7，光电探测器8，光电探测器9。

传感头4的头部有剥去护套的U形光纤；U形光纤的外壁上涂覆有含有对温度和溶解氧敏感的荧光指示剂的溶胶-凝胶；汞灯1发出的光经过低通滤波片2耦合进入塑料光纤。塑料光纤传感头4通过提拉法涂上含有对温度和溶解氧敏感的荧光指示剂溶胶-凝胶材料。汞灯1光谱中365nm的谱线可以激发温度荧光指示剂，使其发出630nm的荧光，其荧光强度会随温度的增加而减小，汞灯1光谱中435nm的谱线可以激发溶解氧荧光指示剂，使其发出574nm的荧光，其荧光强度会随温度的增加而减小。产生的荧光信号分别经过630nm的带通滤光片6和574nm的带通滤光片7进入到第一，二光电探测器8，9，通过探测荧光强度来测量温度和溶解氧浓度。

溶胶-凝胶敏感材料的制备步骤：将一定体积比的酒精、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯、盐酸水溶液依次倒入烧瓶中，然后将一定量的荧光指示剂加入溶液中，将配好的溶液在50℃水浴条件下搅拌6小时即得到透明的含有荧光指示剂的溶胶-凝胶溶液。