[发明专利]一种光纤测氧气传感器有效
申请号: | 201811516209.8 | 申请日: | 2018-12-12 |
公开(公告)号: | CN109444079B | 公开(公告)日: | 2023-08-01 |
发明(设计)人: | 沈常宇;帅少杰;孙志强 | 申请(专利权)人: | 中国计量大学 |
主分类号: | G01N21/45 | 分类号: | G01N21/45;G01N21/25;G01N33/72 |
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地址: | 310018 浙江省*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | 本发明公开了一种光纤测氧气传感器,由宽带光源,气室,出气孔,进气孔,蝶形锥,氧敏膜,光谱仪,氧气瓶,氮气瓶,气体流量计,飞秒激光器和光纤光栅组成,氧敏膜具体使用血红蛋白,镀膜方法为光纤光热法;采用了双芯细芯光纤制成的光纤光栅,给整个传感器提供温度补偿作用,排除了温度对传感器的影响;使用飞秒激光器加工单模光纤并且在光纤熔接机上制作蝶形锥结构,该结构的包层厚度将会比普通的的蝶形锥结构更薄,能够提升结构的传感性能。在测量的时候,氧气结合氧敏膜血红蛋白,此时它的有效折射率发生变化。有效折射率的改变会导致光谱仪上干涉光谱的干涉峰变化,通过观察光谱仪上干涉峰的变化即可对氧气的浓度进行检测。 | ||
搜索关键词: | 一种 光纤 氧气 传感器 | ||
【主权项】:
1.一种光纤测氧气传感器,由宽带光源(1),气室(2),出气孔(3),进气孔(4),蝶形锥(5),氧敏膜(6),光谱仪(7),氧气瓶(8),氮气瓶(9),气体流量计(10),飞秒激光器(11)和光纤光栅(12)组成,其特征在于:宽带光源(1)的右端与蝶形锥(5)的左端相连,蝶形锥(5)的右端与光谱仪(7)相连,蝶形锥(5)放置在气室(2)的内部,氧气瓶(8)与气体流量计(10)的端口1相连,氮气瓶(9)与气体流量计(10)的端口2相连,气体流量计(10)的输出端与气室(2)的进气孔(4)相连,氧敏膜(6)为血红蛋白敏感膜,使用光纤光热法对光纤进行镀膜;使用飞秒激光器(11)将能量聚集在距离光纤包层表面往内部20微米处,同时旋转光纤,在光纤表面加工出一个深度为20微米的环状凹陷,然后平移单模光纤继续上述操作,使得环状凹陷在沿着光纤轴向方向上的长度为200微米;将加工过的光纤在光纤熔接机上进行熔接蝶形锥(5),在蝶形锥(5)右端熔接一个光纤光栅(12),可以用于温度补偿和标定,实现传感器的温度不敏感性;光纤光栅(12)使用双芯细芯光纤制作而成,长度为1cm,光栅周期为500纳米,反射率为0.001,为弱反射光栅;双芯细芯光纤芯径为2微米,两芯之间距离为5微米;氧气瓶(8)和氮气瓶(9)中的气体通过气体流量计来控制各自输出的流量来形成混合气体后,通过气室(2)的进气孔(4)进入气室(2);混合气体中的氧气结合到氧敏膜(6)血红蛋白上面,改变了氧敏膜(6)的有效折射率;有效折射率的改变将会导致光谱仪(7)上干涉光谱的干涉峰变化,通过观察光谱仪(7)上干涉峰的变化即可对氧气的浓度进行检测。
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