[发明专利]溶液折射率检测的光纤传感检测装置及折射率检测方法

说明书

本发明公开了一种溶液折射率检测的光纤传感检测装置，包括宽带光源装置、光纤折射率传感器和光谱分析仪，光纤折射率传感器包括薄芯光纤、无芯光纤和两根单模光纤，依次熔接构成单模光纤‑薄芯光纤‑无芯光纤‑单模光纤的结构，其两端分别接入宽带光源装置和光谱分析仪。本发明还公开了一种折射率的检测方法，将光纤折射率传感器中的薄芯光纤和无芯光纤浸入在溶液中，获得其相应的透射光谱图，选取相应的特征峰的中心波长，根据公式计算得到溶液的折射率。本发明中的光纤传感检测装置结构简单，成本低廉，对溶液检测得到的折射率灵敏度高，折射率检测范围较大。

技术领域

本发明涉及一种光纤传感领域，具体涉及一种溶液折射率检测的光纤传感检测装置及折射率检测方法。

背景技术

近年来，光纤传感器因具其灵活性强、制造方便、抗电磁干扰，耐高温，能适应苛刻的环境等优点，被广泛地应用于物理、生物、化学等领域。因为其独有的优势，光纤传感器已广泛应用于物理参数的测量领域。例如折射率、应变、温度、湿度、曲率等。在上述参数中，折射率、应变和温度是诸多生活应用中的重要参数。到目前为止，人们已提出了许多测量应变、温度和折射率的光纤传感结构。2008年，田兆兵等人提出了一种双锥形单模光纤马赫-曾德尔干涉仪。它具有制作简单、成本低等优点。测量灵敏度的折射率较低。在折射率为1.315-1.3618的范围内，折射率灵敏度仅为17.1nm/RIU；2012年，刘奇提出用化学腐蚀法制作了锥形光子晶体光纤马赫-曾德尔干涉仪，灵敏度为199nm/RIU。但在制作工艺复杂且机械强度低；2013年，邵敏等人设计了一种基于多模光纤芯夹在两根腰大的光纤锥之间的马赫曾德尔干涉仪，用于测量折射率传感。但却存在严重的温度交叉敏感；2018年，张娜等人提出了一种多参量的微型光纤折射率传感器，折射率灵敏度为131.93nm/RIU。但是该传感器的机械强度较低且存在与温度的交叉敏感。在综上所述的研究中，现有传感技术有的传感器制作复杂，有的折射率灵敏度较低，有的折射率检测范围较小，均限制了光纤传感器的应用。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种成本低廉，结构简单，折射率灵敏度高，折射率检测范围较大的溶液折射率检测的光纤传感检测装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种溶液折射率检测的光纤传感检测装置，包括宽带光源装置、光纤折射率传感器和光谱分析仪，光纤折射率传感器包括薄芯光纤、无芯光纤和两根单模光纤，薄芯光纤的纤芯直径小于单模光纤的纤芯直径，薄芯光纤的一端与无芯光纤的一端熔接在一起，其中一根单模光纤的一端与薄芯光纤且远离无芯光纤的一端熔接，另一端接入宽带光源装置的输出端，另外一根单模光纤的一端与无芯光纤且远离薄芯光纤的一端熔接，另一端连接在光谱分析仪的输入端，薄芯光纤与无芯光纤呈直线状态。

作为优化，所述光纤折射率传感器且位于所述薄芯光纤和所述无芯光纤处设置有光纤固定装置，光纤固定装置包括固定底座，固定底座的上表面相隔且固定连接有两个同中心线设置的固定环，固定环的中心线呈水平设置，所述光纤折射率传感器穿过于两个固定环，所述薄芯光纤、所述无芯光纤以及所述薄芯光纤和所述无芯光纤分别与所述单模光纤的熔接处均位于两个固定环之间的位置，固定底座且位于沿两个固定环相背方向的外侧分别设置有光纤支架，光纤支架的顶部相对设置有两个位于同一水平方向上的U形支架，U形支架所在平面相互平行设置，U形支架的水平高度高于固定环的水平高度，U形支架的底部固定连接有支杆且通过支杆固定在其所在光纤支架上，两根所述单模光纤分别穿过于在其所在一侧的两个U形支架内部且其纤身置于在U形支架的内底面上，所述单模光纤且位于同一侧的两个U形支架之间的纤身上挂接有配重块以能够对所述薄芯光纤和所述无芯光纤进行拉直提供拉力。

本发明还公开了一种溶液折射率的检测方法，包括以下步骤：

(1)获取上述的溶液折射率检测的光纤传感检测装置，并配置多个不同折射率的溶液；