紫外—可见光光谱吸收式溶液浓度传感系统研究

发布时间：2024-04-19 21:57

　　随着现代工业的发展,越来越多的工业废水被排入水中,并且在废水中不乏存在各种有毒有害物质,可能对人类的健康造成严重危害。利用光纤技术,开发小巧便携、准确可靠并且能够在线实时连续监测的有害物质的溶液浓度检测技术和仪器,具有十分重要的实用价值。空芯光纤具有能量损伤阈值高、无端面损耗、柔韧性好等优势,已经成功用于红外波段的传能与气体传感。本文利用金属膜空芯光纤在紫外-可见光波段的低损耗特性及其特殊的空芯结构,将其应用于溶液浓度的测量。基于紫外-可见光光谱吸收法,我们设计并搭建了稳定实用的溶液浓度传感系统。在理论上,建立了金属膜空芯光纤传感吸收模型,并对系统进行仿真计算,分析了系统的传感特性,可知系统存在一个最优长度,使得系统满足线性测量且拥有最优的测量灵敏度,而信噪比的增大能够增大系统的线性测量范围。实验分别使用长度为6.4cm和8cm,内径均为700μm的镀银空芯光纤为吸收池测定了氯化钴溶液和铬酸钠溶液的浓度,两种溶液分别在510nm可见光波段和372nm紫外波段具有吸收峰,并且得到了良好的线性拟合结果,验证了仿真结果与系统的可行性。实验还对系统性能进行了测试和分析,充分证明了系统的稳定性和...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

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图3.3LWCC传感应用的两种模式}s7}

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图4.2入射光束角度分布模型

虑Ｇｏｏｓ－Ｈａｎｃｈｅｎ位移变化，根据特征方程也可推出相同的中ｒ为空芯光纤内半径，／？（巧为光纤内部溶液与金属层（假设光界处的反射率，是入射光的Ｐ极化光和Ｓ极化光的平均反射系数Ｒ：Ｗ＋?ＲｐＷ??Ｒ（０）?＝?＾—和ｓ极化光的反射系数分别如下：??（ｎ．?ｃｏｓ?ｙ．?－?ｎ．....

图4.5不同溶液浓度(.闲不同信嗓比伪)情况下，InnerRadi}}Rm)

度上限为吸收强度极限，吸强达到吸强极限的９５％时对应的光纤内半径??为最优半径。最优半径意味着在相同信噪比和溶液浓度情况下测得的吸收强度与资??源消耗之间权衡取得的最优情况。如图（ａ）所示溶液浓度增加，吸收强度极限增??大，最优半径增大；图（ｂ）中，随着信噪比増大，吸收强度极限也....

本文编号：3958435