蘸粘式光纖液體分析技術(shù)研究.pdf

1、本課題提出了一種新型的光纖液體分析技術(shù)--蘸粘式光纖液體分析技術(shù)。該技術(shù)綜合利用了物理和表面化學(xué)、光纖傳感和數(shù)字圖像處理等技術(shù),通過控制光纖探頭垂直進入和離開被測液體,在光纖探頭和被測液體之間形成一個非對稱的液橋,當液橋破裂后在光纖探頭端會形成一個微小液滴。在探頭相對被測液體運動的過程中,能夠?qū)崿F(xiàn)液體的濃度、折射率、表面張力和粘度等多個物理、化學(xué)參量的同時測量,并能夠?qū)崟r、快速地實現(xiàn)對液橋的形變及破裂過程的監(jiān)測。蘸粘式光纖液體分析技術(shù)的

2、結(jié)構(gòu)簡單,信號重復(fù)性好,可實現(xiàn)在線測量和監(jiān)測。
　　 本文圍繞蘸粘式光纖液體分析技術(shù)進行了探索性研究,建立了蘸粘式光纖液體分析技術(shù)的理論分析模型,設(shè)計并制作了蘸粘式光纖液體分析系統(tǒng),并對不同溶液進行實驗研究,驗證了蘸粘式光纖液體分析技術(shù)的可行性。本課題主要從以下幾個方面開展工作:
　　 首先,基于光纖反射式強度調(diào)制和凸透鏡傍軸成像原理,分析了光纖端液滴對光線傳輸路徑的影響,研究了蘸粘式光纖液體分析技術(shù)的輸出光強調(diào)制特性,

3、建立了理論分析模型,并仿真計算了不同折射率液體的光強調(diào)制特性曲線。
　　 其次,詳細論述了蘸粘式光纖液體分析技術(shù)的傳感原理,分別對液體的濃度、折射率、表面張力和粘度的各自傳感特性進行了分析,并詳細分析了液橋的形變和破裂過程,研究了液體各特性參數(shù)在接收光信號中的不同響應(yīng),并建立相應(yīng)的分析模型。
　　 再次,基于蘸粘式光纖液體分析技術(shù),設(shè)計并制作了蘸粘式光纖液體分析系統(tǒng),其中包括光源、探測和步進電機控制電路的設(shè)計和制作,圖像

4、采集模塊的設(shè)計制作,光纖探頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計制作,以及基于LabVIEW虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集及儀器控制程序的編寫。利用蘸粘式光纖液體分析系統(tǒng)可以方便的實現(xiàn)對被測液體的測量分析。
　　 最后,開展了蘸粘式光纖液體分析技術(shù)的實驗研究。研究了蘸粘式光纖液體分析技術(shù)對不同種類的液體的分辨能力,并對實驗數(shù)據(jù)的重復(fù)性進行了分析。對同一種類不同濃度的液體(蔗糖溶液、氯化鈉溶液和酒精溶液)的濃度、折射率、表面張力和粘性以及液橋的形變和破裂過程分別進行了