光纖傳感器液體濃度檢測(cè)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(duì)溶液濃度的測(cè)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(cè)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(cè)方面，尤其是在線溶液濃度的檢測(cè)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(duì)應(yīng)關(guān)系，提出用折射率調(diào)制型光纖傳感器測(cè)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(cè)物理量對(duì)光纖內(nèi)傳輸?shù)墓膺M(jìn)行調(diào)制，使傳輸光的強(qiáng)度(振幅)、相位、頻率或偏振態(tài)等特性發(fā)生變化，再對(duì)被調(diào)制過的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而得出被測(cè)物理量的一種新型傳感器。 本文在對(duì)各種測(cè)量方法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，提出了測(cè)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(cè)量的關(guān)鍵部件，它插入被測(cè)液體后，可以直接測(cè)量液體濃度的變化。低頻信號(hào)發(fā)生囂輸

3、出1000Hz、5mV低頻正弦電信號(hào)，經(jīng)光發(fā)射端機(jī)放大后驅(qū)動(dòng)LED發(fā)出被強(qiáng)度調(diào)制后的光信號(hào)。該光信號(hào)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(dá)光接收端機(jī)。在光接收端機(jī)中PD將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大后輸出正弦交流電信號(hào)。為測(cè)量準(zhǔn)確，光接收端機(jī)后接毫伏表(或數(shù)字電壓表)和示波器，也可以將輸出信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后連接到計(jì)算機(jī)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)的處理，從而可以實(shí)現(xiàn)被測(cè)液體濃度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)證明，光纖液體濃度檢測(cè)系統(tǒng)工作可靠

4、，性能穩(wěn)定，在實(shí)際應(yīng)用中是可行的。 對(duì)溶液濃度的測(cè)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(cè)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(shí)驗(yàn)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