[实用新型]在线测量生物量浓度的光纤传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤传感器，具体涉及在线测量生物量浓度的光纤传感器。

背景技术

在工业生化反应处理过程中，液体储存和使用时对液体及溶液的生物量浓度进行测量有着大量的需求，当溶液及溶液浓度不同时，其光的折射率不同，光在不同溶液及不同浓度的的溶液中传输，其光传输参量会发生变化，光在菌液中不同浓度的传输，随着菌液浓度的不断增加，出射光强不断减弱，当光纤传感器外部的液体浓度发生改变时，液体的光的吸收系数以及散射系数都会随之发生变化，从而可对不同溶液及溶液浓度进行测量，但是，现有技术中使用的光纤传感器的光耦合光程是固定的，对于不同的溶液需要特定的光纤传感器，同一光纤传感器不能适应不同溶液的需要。

实用新型内容

针对上述已有技术存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种适用范围广的在线测量生物量浓度的光纤传感器。

为了解决上述技术问题，根据本实用新型的一个技术方案，在线测量生物量浓度的光纤传感器，包括：外壳、光纤探头，所述光纤探头由入射光纤和接收光纤构成，在入射光纤的前端安装有准值透镜，在接收光纤的前端安装有聚焦透镜，其特点是：所述外壳内有一个通孔，在通孔的中部有台阶，所述光纤探头插入通孔中并通过通孔的台阶在垂直方向定位，同时所述光纤探头与外壳之间经耐腐蚀的螺钉径向固定，在外壳靠近底部部位开有窗口，同时在外壳底部安装有反射三棱镜；所述光纤传感器可以根据不同的待测溶液调整光纤探头在垂直方向的位置，由此可以改变光纤传感器的光耦合光程，使同一光纤传感器可适用于不同的溶液，同时使光纤传感器达到最佳灵敏度；准值透镜可使光线变成平行光束与反射界面处有较大的接触面，从而使光纤传感器对被测溶液有较高灵敏度和较好的线性特性，反射三棱镜使光强产生两次衰减，相当于对溶液的浓度信号起到了放大作用，从而增加传感器的灵敏度。

根据本实用新型所述的线测量生物量浓度的光纤传感器的一个优选方案，所述反射三棱镜是直角反射三棱镜，所述直角反射三棱镜的直角对应的边与光纤探头垂直，同时准值透镜和准值透镜的中心位置分别与直角反射三棱镜的两条直角边的距离相等。

根据本实用新型所述的线测量生物量浓度的光纤传感器的一个优选方案，所述反射三棱镜是陶瓷或玻璃镜。

根据本实用新型所述的线测量生物量浓度的光纤传感器的一个优选方案，所述光学反射三棱镜是等腰三角形的光学反射三棱镜，并在光学反射三棱镜的反射界面镀一层膜；通过在光学反射三棱镜的反射界面处进行镀膜，使光线在反射界面处产生振荡，提高了被测溶液以及溶液浓度的变化对反射光能衰减的影响，从而提高了测试精度。

本实用新型所述的测量铅酸电池容量的光纤传感器的有益效果是，所述光纤传感器可以根据不同的待测溶液调整光纤探头在垂直方向的位置，由此可以改变光纤传感器的光耦合光程，使同一光纤传感器可适用于不同的溶液，同时使光纤传感器达到最佳灵敏状态，具有适应范围广、测量精度高、灵敏度高、使用寿命长等优点，可广泛应用于制剂、制酒、微量分析、生化、环保等行业。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作详细说明。

图1是本实用新型所述的光纤传感器的剖视图。

图2是本实用新型所述的光纤传感器正视图。

具体实施方式

参见图1、图2，本实用新型所述的在线测量生物量浓度的光纤传感器由外壳1、光纤探头2、准值透镜5、聚焦透镜6、反射三棱镜9构成，所述光纤探头2由入射光纤3和接收光纤4构成；在入射光纤3的前端安装准值透镜5，在接收光纤4的前端安装聚焦透镜6，在所述外壳1内有通孔7，在通孔7的中部有台阶8，所述光纤探头2插入通孔7中并通过通孔7的台阶8在垂直方向定位，所述光纤探头与外壳1之间经耐腐蚀的螺钉11径向固定，在外壳1靠近底部部位开有窗口10，同时在外壳1内底部安装有反射三棱镜9，所述反射三棱镜9可以选择直角反射三棱镜，所述直角反射三棱镜的直角对应的边与光纤探头2垂直，同时准值透镜5和聚焦透镜6的中心位置分别与直角反射三棱镜的两条直角边的距离相等；反射三棱镜9的材料选用耐腐蚀的陶瓷或玻璃；其中，所述光学反射三棱镜9可以选用等腰三角形的光学反射三棱镜，并在光学反射三棱镜的反射界面镀一层膜；同时，反射三棱镜9可以通过防腐蚀的螺钉12与外壳1固定，或者通过粘接剂粘贴在外壳1的内底部。为了使用方便，可以在所述外壳1的上端部设置安装头13，安装头13与外壳1一体。

将在线测量生物量浓度的光纤传感器放入被测溶液中，将外壳1上端部设置的安装头13固定在盛被测溶液的壳体上，所述被测溶液通过光纤传感器外壳1上的窗口10浸入光纤传感器，光经过入射光纤3进入准值透镜5，准值透镜5使光线全部聚焦形成平行光线经过被测溶液发射到反射三棱镜9，反射三棱镜9将接收到的光进行2次反射后再次经过被测溶液传输到聚焦透镜6，聚焦透镜6接收反射三棱镜9反射的光并进行聚焦，发射给接收光纤4，接收光纤4将光输出到外部光电转换装置将光信号转换成电信号；当被测生物量浓度发生改变时，生物量的光的吸收系数以及散射系数都会随之发生变化，接收光纤4输出的光强会随之发生变化，外部光电转换装置输出的电压信号随之发生变化，由此测试出生物量的浓度。