光纖傳感器液體濃度檢測系統(tǒng)的研究.pdf

1、濃度是表征介質(zhì)溶液特征的重要參量之一，對溶液濃度的測量與控制在造紙、化工、制糖、食品、制藥等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，它是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要技術(shù)手段。有關(guān)測量濃度的方法有很多種，目前技術(shù)已經(jīng)比較成熟、并且得到應(yīng)用的方法有電容法、光電法、超生光柵法、掠入射法等。 目前，在溶液的檢測方面，尤其是在線溶液濃度的檢測與控制方面還處于較落后的狀態(tài)，本文基于溶液濃度與折射率的對應(yīng)關(guān)系，提出用折射率調(diào)制型光纖傳感器測量溶液的濃度的一

2、種方法。 光纖傳感技術(shù)是伴隨著光纖通信的發(fā)展而出現(xiàn)的一門嶄新的技術(shù)。光纖傳感器是通過被測物理量對光纖內(nèi)傳輸?shù)墓膺M行調(diào)制，使傳輸光的強度(振幅)、相位、頻率或偏振態(tài)等特性發(fā)生變化，再對被調(diào)制過的光信號進行檢測，從而得出被測物理量的一種新型傳感器。 本文在對各種測量方法進行研究的基礎(chǔ)上，提出了測量液體濃度的新方法，利用光纖熔接器制作的U型敏感元件是測量的關(guān)鍵部件，它插入被測液體后，可以直接測量液體濃度的變化。低頻信號發(fā)生囂輸

3、出1000Hz、5mV低頻正弦電信號，經(jīng)光發(fā)射端機放大后驅(qū)動LED發(fā)出被強度調(diào)制后的光信號。該光信號經(jīng)傳輸光纖和被插入液體中的U型敏感元件內(nèi)都全反射后到達光接收端機。在光接收端機中PD將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大后輸出正弦交流電信號。為測量準(zhǔn)確，光接收端機后接毫伏表(或數(shù)字電壓表)和示波器，也可以將輸出信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后連接到計算機中，對實驗結(jié)果進行系統(tǒng)的處理，從而可以實現(xiàn)被測液體濃度的實時檢測。實驗證明，光纖液體濃度檢測系統(tǒng)工作可靠

4、，性能穩(wěn)定，在實際應(yīng)用中是可行的。 對溶液濃度的測量首先按照質(zhì)量百分比濃度依次精確配置12種不同濃度的食鹽和蔗糖溶液作為濃度參考值。將U型敏感元件分別置于不同濃度精確配置的食鹽溶液和蔗糖溶液中，分別記錄下毫伏表的讀數(shù)。然后將所測量的食鹽溶液和蔗糖溶液的電壓值作為縱坐標(biāo)，將濃度值作為橫坐標(biāo)，作一曲線。該光纖傳感器實驗系統(tǒng)在常溫下可分辯0.6％的濃度的食鹽溶液和0.4％的蔗糖溶液。 該系統(tǒng)使用了光纖光電耦合器，可以不必考慮光