一种基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统，包括泵浦光源、第一隔离器、波分复用器、微纳光纤布拉格光栅、pH敏感膜、第二隔离器、偏振控制器、起偏器、光电探测器及频谱分析仪，泵浦光源与第一隔离器的输入端相连；第一隔离器的输出端与波分复用器的输入端口相连；波分复用器的输出端口与微纳光纤布拉格光栅相连；pH敏感膜包覆于微纳光纤布拉格光栅外；第二隔离器的输入端与波分复用器的反射端口相连，第二隔离器的输出端与偏振控制器的输入端相连；偏振控制器的输出端与起偏器的输入端相连，起偏器的输出端与光电探测器的输入端相连，光电探测器的输出端与频谱分析仪相连。其能够提高pH值测量的灵敏度，降低检测的响应时间。的响应时间。的响应时间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统


[0001]本技术涉及光纤传感
，具体涉及一种基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统。

技术介绍

[0002]液体的pH值是反映液体酸碱度的重要参数，也是反映水资源质量的重要参数之一。pH值的测量在现代生物制药、化学化工、环境科学、养殖种植业等领域中有着重要的作用，因此，对液体的pH值进行精确测量与实时监测具有重要的意义。
[0003]传统的液体pH值测量方法有试纸比对法、光谱分析法、指示剂分析法、电化学法等，这些方法技术成熟并且应用了很长的时间。传统的方法当中，有的方法操作简单、方便快捷，如试纸比对法，不足之处是测量精度不高；有的方法分析过程较为繁琐、并且测量响应慢，如光谱分析法、指示剂分析法。因此，传统pH值的测量方法存在测量精度低、测量响应慢等方面的不足，难以实现对液体的pH值进行精确、快速、实时和远距离的测量需要。

技术实现思路

[0004]本技术旨在至少解决上述提出的技术问题之一，提供一种基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统，以提高pH值的测量的灵敏度，降低pH值检测的响应时间。
[0005]为达到上述目的，本技术所采用的技术方案是：
[0006]一种基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统，包括泵浦光源、第一隔离器、波分复用器、微纳光纤布拉格光栅、pH敏感膜、第二隔离器、偏振控制器、起偏器、光电探测器及频谱分析仪，所述泵浦光源的输出端与所述第一隔离器的输入端相连；所述第一隔离器的输出端与所述波分复用器的输入端口相连；所述波分复用器的输出端口与所述微纳光纤布拉格光栅相连；所述pH敏感膜包覆于所述微纳光纤布拉格光栅的外表面；所述第二隔离器的输入端与所述波分复用器的反射端口相连，所述第二隔离器的输出端与所述偏振控制器的输入端相连；所述偏振控制器的输出端与所述起偏器的输入端相连，所述起偏器的输出端与所述光电探测器的输入端相连，所述光电探测器的输出端与所述频谱分析仪的输入端相连。
[0007]进一步地，所述微纳光纤布拉格光栅包括光纤纤芯及光纤包层，光纤纤芯及光纤包层均包括沿光纤纤芯轴向依次连接的连接区、过渡区及检测区，连接区的直径大于检测区的直径，过渡区的直径自远离连接区的方向逐渐变小，光纤包层的连接区包覆于光纤纤芯的连接区外，光纤包层的过渡区包覆于光纤纤芯的过渡区外，光纤包层的检测区包覆于光纤纤芯的检测区外；所述光纤纤芯的检测区沿光纤纤芯的轴向间隔地刻写有直径为亚微米级的光纤布拉格光栅对；所述pH敏感膜包覆于所述光纤包层的检测区外；所述连接区与所述波分复用器的输出端口相连。
[0008]进一步地，光纤布拉格光栅对间距离为0.4
‑
0.6cm。
[0009]进一步地，所述微纳光纤布拉格光栅的光纤纤芯为铒镱共掺光纤。
[0010]进一步地，泵浦光源、第一隔离器、波分复用器、微纳光纤布拉格光栅、第二隔离器、偏振控制器、起偏器及光电探测器之间均通过传输光纤连接，光电探测器与频谱分析仪之间通过电缆连接。
[0011]进一步地，所述pH敏感膜为pH敏感型水凝胶。
[0012]本技术还提供另一种基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统，包括泵浦光源、第一隔离器、波分复用器、微纳光纤布拉格光栅、pH敏感膜、第二隔离器及光谱分析仪，所述泵浦光源的输出端与所述第一隔离器的输入端相连；所述第一隔离器的输出端与所述波分复用器的输入端口相连；所述波分复用器的输出端口与所述微纳光纤布拉格光栅相连；所述pH敏感膜包覆于所述微纳光纤布拉格光栅的外表面；所述第二隔离器的输入端与所述波分复用器的反射端口相连，所述第二隔离器的输出端与所述光谱分析仪的输入端相连。
[0013]由于采用上述技术方案，本技术具有以下有益效果：
[0014]1、上述基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统，利用pH敏感膜与微纳光纤布拉格光栅结合构成用于检测液体pH值的光纤传感器，光纤传感器具有测量灵敏度高、响应时间短、传输损耗低以及抗干扰能力强等诸多优点符合了对液体pH值的监控与测量要求，提高了pH值的测量的灵敏度，并降低了pH值检测的响应时间，且该基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统结构简单，还能够实现在线以及远距离监测的液体pH值测量，使用更方便。
[0015]2、上述基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统，偏振控制器的设置能够保持偏振光在传输过程中的偏振态不发生变化，进一步提高了检测结果的准确性。
[0016]3、上述基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统，其在泵浦光源和波分复用器之间设有第一隔离器，并在波分复用器和光谱分析仪之间设置第二隔离器，通过第一隔离器及第二隔离器的配合能够防止光反射，确保单向传输。
[0017]4、上述基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统，采用直径为亚微米级的铒镱共掺光纤布拉格光栅对，其对外部应力的变化较为敏感，有利于进一步提高检测的精度，减少检测时间。
附图说明
[0018]图1为本技术实施例1中基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统的结构示意图。
[0019]图2为本技术实施例2中基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统的结构示意图。
[0020]图3为本技术实施例1及实施例2中微纳光纤布拉格光栅的结构示意图。
[0021]图4为本技术实施例1及实施例2中微纳光纤布拉格光栅在包裹有pH敏感膜后的结构示意图。
[0022]主要元件符号说明
[0023]2、泵浦光源；3、第一隔离器；4、波分复用器；5、微纳光纤布拉格光栅；51、光纤纤芯；52、光纤包层；53、连接区；54、过渡区；55、检测区；56、光纤布拉格光栅对；6、pH敏感膜；7、第二隔离器；8、偏振控制器；9、起偏器；10、光电探测器；11、频谱分析仪；12、传输光纤；13、光谱分析仪；14、电缆；20、载液池；30、液体。
具体实施方式
[0024]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0025]需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0026]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统，其特征在于：包括泵浦光源(2)、第一隔离器(3)、波分复用器(4)、微纳光纤布拉格光栅(5)、pH敏感膜(6)、第二隔离器(7)、偏振控制器(8)、起偏器(9)、光电探测器(10)及频谱分析仪(11)，所述泵浦光源(2)的输出端与所述第一隔离器(3)的输入端相连；所述第一隔离器(3)的输出端与所述波分复用器(4)的输入端口相连；所述波分复用器(4)的输出端口与所述微纳光纤布拉格光栅(5)相连；所述pH敏感膜(6)包覆于所述微纳光纤布拉格光栅(5)的外表面；所述第二隔离器(7)的输入端与所述波分复用器(4)的反射端口相连，所述第二隔离器(7)的输出端与所述偏振控制器(8)的输入端相连；所述偏振控制器(8)的输出端与所述起偏器(9)的输入端相连，所述起偏器(9)的输出端与所述光电探测器(10)的输入端相连，所述光电探测器(10)的输出端与所述频谱分析仪(11)的输入端相连。2.如权利要求1所述一种基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统，其特征在于：所述微纳光纤布拉格光栅(5)包括光纤纤芯(51)及光纤包层(52)，光纤纤芯(51)及光纤包层(52)均包括沿光纤纤芯(51)轴向依次连接的连接区(53)、过渡区(54)及检测区(55)，连接区(53)的直径大于检测区(55)的直径，过渡区(54)的直径自远离连接区(53)的方向逐渐变小，光纤包层(52)的连接区(53)包覆于光纤纤芯(51)的连接区(53)外，光纤包层(52)的过渡区(54)包覆于光纤纤芯(51)的过渡区(54)外，光纤包层(52)的检测区(55)包覆于光纤纤芯(51)的检测区(55)外；所述光纤纤芯(51)的检测区(55)沿光纤纤芯(51)的轴向间隔地刻写有直径为亚微米级的光纤布拉格光栅对(56)；所述pH敏感膜(6)包覆于所述光纤包层(52)的检测区(55)外；所述连接区(53)与所述波分复用器(4)的输出端口相连。3.如权利要求2所述一种基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统，其特征在于：光纤布拉格光栅对(56)间距离为0.4
‑
0.6cm。4.如权利要求2所述一种基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统，其特征在于：所述微纳光纤布拉格光栅(5)的光纤纤芯(51)为铒镱共掺光纤。5.如权利要求1所述一种基于微纳光纤布拉格光栅的pH值测量系统，其特征在于：泵浦光源(2)、第一隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛亚兰，
申请(专利权)人：广西科技师范学院，
类型：新型
国别省市：