[发明专利]一种基于侧面抛磨的光纤pH传感结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于侧面抛磨的光纤pH传感结构的制备方法，首先，去掉光纤的涂覆层，此段长度为抛磨区长度，之后将光纤固定在抛磨机上，启动机器利用砂轮对抛磨区进行持续研磨，每隔一小时观测包层的剩余厚度，直至抛磨厚度达到要求。最后，取下光纤对抛磨区进行水凝胶的涂覆。该制备方法简单易操作，成本低，同时，通过该方法制备得到的基于侧面抛磨的光纤pH传感结构与现有技术相比较具有更高的灵敏度和稳定性。

技术领域

本发明涉及光纤器件领域，具体涉及一种基于侧面抛磨的光纤pH传感结构及其制备方法。

背景技术

溶液pH值是表征溶液酸碱度的一种重要化学参数。由于溶液的pH值对化学反应有很大的影响，因此pH值的测量和控制在化学、生物化学、临床化学、环境科学等领域都非常重要。传统检测pH值的方法，主要是各种玻璃电极、金属-金属氧化物电极、离子选择性电极等。传统方法制作的传感器响应时间长、稳定性差，难于测出微小变化和迅速变化。同时，由于测量基体体积大，不适用于微环境和生物活体的在线检测，更难适应在恶劣环境下的应用。

随着光纤技术和光集成技术的发展，光学pH值传感器受到极大关注并被广泛应用。与传统的电化学测量方法相比，光纤化学pH传感器具有一系列突出的优点，如体积小、不带电、抗电磁干扰性能强、无污染等，在各类化学反应、环境监测、生物医学领域及地下矿井、武器试验等危险场合的遥测遥控方面，都有广阔的应用前景，从而受到国际上的广泛重视。光纤pH传感器的原理是通过pH的变化来影响光特性，比如吸收、反射、折射率、荧光特性。光纤pH传感器中最重要的元件就是pH敏感层，通常是在光纤的尖端或者侧面添加pH敏感材料。常见的光纤pH传感器是去掉光纤的包层，然后将pH敏感薄膜镀在光纤的纤芯基材上来传感，但当外界pH值变化时，折射率的变化有限，这一点很大程度上影响了光纤pH传感器的灵敏度。

发明内容

本发明为了解决现有技术中光纤pH传感器灵敏度不足的问题，提供了一种基于侧面抛磨的光纤pH传感结构制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)取一段光纤，去除涂覆层，作为抛磨区；

(2)将步骤(1)中所述光纤固定在抛磨机上，对所述抛磨区进行持续打磨；

(3)每隔1h观察所述抛磨区的包层厚度，直至抛磨厚度达到要求为止；

(4)在光纤所述抛磨区涂覆水凝胶；

所述抛磨区长度可根据需要任意设定；

所述抛磨机为轮式抛磨机；

所述观察所述抛磨区的包层厚度是使用自带望远镜系统观察；

本发明还提供了一种由上述制备方法制备的基于侧面抛磨的多模光纤温度传感结构。

与现有技术相比，本发明具有以下有益之处：

本发明提供一种基于侧面抛磨的光纤pH传感结构制备方法，该方法采用轮式抛磨机制备pH传感结构，抛磨区长度严格可控，长度任选；可根据要求设定不同抛磨长度、不同抛磨深度，在抛磨区进行水凝胶的涂覆，相比于已经存在的水凝胶涂覆PH传感器具有更高的灵敏度。

附图说明

图1为实施例中未涂覆水凝胶的侧面抛磨光纤pH传感结构示意图

图2为实施例中涂覆水凝胶的侧面抛磨光纤pH传感结构示意图

图3为试验例中涂覆完水凝胶的侧面抛磨光纤pH测试系统结构示意图；

图4为试验例中在不同pH条件下测定的干涉图谱；

图5为试验例中测定的波长偏移量随pH值变化拟合图。

附图标记说明：

1-包层剩余厚度，2-纤芯，3-包层，4-凝胶层。