一種錐形光纖液體折射率傳感檢測平臺及其使用方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖傳感領域，尤其涉及一種錐形光纖液體折射率傳感檢測平臺及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會和科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人民的生活質(zhì)量和生活要求也不斷地提高，人類賴以生存的環(huán)境問題也越來越受到重視。人們對污染的控制、對飲食、醫(yī)藥和工業(yè)用液的質(zhì)量檢測都提出了更多、更高的要求。對液體的檢測包括多個參數(shù)，例如液體的成分、折射率、濃度、表面張力、渾濁度、pH值以及粘度等等。針對這些液體參數(shù)的檢測日趨重要，這些液體特征參數(shù)的測量分析在石油、化工、制藥、食品以及環(huán)境監(jiān)測等行業(yè)中有著廣泛的應用，開發(fā)高效可靠的液體檢測技術(shù)具有重要的經(jīng)濟和社會效益。對液體成分進行檢測的方法有很多種，除了傳統(tǒng)的物理化學方法外，還有分光光度測量、液相色譜等方法也被廣泛應用，但這些液體檢測的方法多數(shù)功能比較單一，檢測效率低，且成本較高。光纖傳感技術(shù)的出現(xiàn)給液體測試帶來了更多簡單的途徑。
[0003]在現(xiàn)有的液體檢測平臺中，每檢測一種液體，操作較復雜，檢測速度慢，效率較低，不適用于快速檢測多種液體。在光纖光柵傳感器的實際應用中，溫度和應變的交叉敏感問題是光纖光柵本身固有的問題，一般來講，應變和溫度往往同時存在，由于應變和溫度均能引起光纖光柵的中心波長偏移，即存在溫度和應變的交叉敏感問題，會給檢測帶來誤差?，F(xiàn)有的液體檢測平臺中，溫度和應變的交叉敏感問題較為嚴重，靈敏度也較低。
[0004]中國發(fā)明專利，公布號:CN 104266972 A，公布日:2015.01.07，公開了一種光纖式液體折射率檢測池的制作方法，屬于折射率檢測設備領域，目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，能有效提高光路穩(wěn)定性和測量信號準確性的光纖式液體折射率檢測池及其制作方法。該光纖式液體折射率檢測池包括:池體、光纖槽、檢測池、待測液進液通道、蒸餾水進液通道和排液通道。其特點是:三個點膠針的一端分別插入待測液進液通道、蒸餾水進液通道和排液通道，另一端外接栗管可與注射器相連。設計采用聚二甲基硅氧烷制作光纖式液體折射率檢測池，PDMS是一種硅橡膠，具有成本低，設計靈活，制作工藝簡單且可通過模具澆鑄進行大批量生產(chǎn)等特點。其不足之處在于:1)該發(fā)明采用注射器將待測液體注入檢測池中，每檢測一種液體，均需要更換一次注射器，較為繁瑣；2)待測液體和蒸餾水的排放，需要在排液通道側(cè)抽拉注射器，操作繁瑣;3)光纖槽的細長結(jié)構(gòu)長期使用容易清洗不干凈影響測量結(jié)果;4)檢測池制作過程復雜，溫度要求較高(70度)，持續(xù)時間較長，成本高；5)檢測過程中未考慮溫度的影響，檢測結(jié)果誤差較大;6)檢測池內(nèi)無水準線，無法保證每次檢測時注入的待測液體的量相同，光纖所受到的應力也將不同，影響檢測結(jié)果;7)用熔融的石蠟固定光纖，檢測完成后，光纖將無法完整取出，可重復利用性差;8)該發(fā)明光纖槽的設置，在注入待測液體時，液體可能會通過光纖槽流出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的液體檢測平臺一次檢測一種液體操作較復雜的問題，本發(fā)明提供了一種錐形光纖液體折射率傳感檢測平臺及其使用方法，它解決了溫度和應變的交叉敏感問題，一次性能夠針對多種液體進行檢測，快速高效的實現(xiàn)了液體檢測。
[0007]2.技術(shù)方案
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0009]—種錐形光纖液體折射率傳感檢測平臺，包括面包板、基座、可移動裝置和透明器皿，基座包括固定基座I和固定基座II，面包板上設有固定基座I和固定基座II，固定基座I和固定基座II上均設有固定壓片，在固定基座I和固定基座II之間設有可移動裝置，可移動裝置上打通一個凹洞，透明器皿放置在凹洞內(nèi)，固定基座1、固定基座II和可移動裝置上均設有一個螺旋測微儀。
[0010]優(yōu)選地，固定基座I和固定基座II之間的距離小于等于15cm。
[0011]優(yōu)選地，固定基座I和固定基座II上分別設有兩個固定壓片。
[0012]優(yōu)選地，固定壓片上設有固定壓片凹槽。
[0013]優(yōu)選地，透明器皿包括上半部分和下半部分，上半部分和下半部分通過卡扣連接，上半部分內(nèi)側(cè)刻有水準線，且在上半部分的頂端和下半部分的底端均設有一可動活塞。
[0014]優(yōu)選地，下半部分開口處對稱開有兩個槽，槽的寬度與固定壓片凹槽的寬度相同。
[0015]優(yōu)選地，基座采用熱膨脹系數(shù)為-5.2*10-6的溫度補償復合材料。
[0016]優(yōu)選地，凹洞的尺寸與下半部分的尺寸相匹配，即下半部分能夠固定嵌入凹洞內(nèi)即可。
[0017]一種錐形光纖液體折射率傳感檢測平臺的使用方法，其步驟為:
[0018]A、選擇一塊面包板，固定基座I和固定基座II均放置在面包板上；
[0019]B、在可移動裝置上打通一個凹洞，將透明器皿的下半部分嵌進去，固定不動，下半部分上的可動活塞關閉；
[0020]C、使用螺旋測微儀調(diào)整固定基座I和固定基座II之間的距離小于等于15cm;
[0021 ] D、將錐形光纖兩個自由端分別固定在固定基座I和固定基座II內(nèi)側(cè)的兩個固定壓片上，再用另外兩個固定壓片進一步加強固定錐形光纖;在測量前移動固定基座I和固定基座II之間的距離，以改變施加在錐形光纖上的應變，在測量開始后，將固定基座I和固定基座II固定不動；
[0022]E、使用螺旋測微儀調(diào)整可移動裝置的位置，將錐形光纖嵌進下半部分的槽中，蓋上透明器皿的上半部分，用卡扣將上半部分和下半部分連接起來，將可移動裝置固定不動。
[0023]F、打開透明器皿上半部分頂端的可動活塞，注入待測液體至內(nèi)側(cè)水準線，進行檢測，檢測完待測液體的參數(shù)后，打開下半部分底端的可動活塞，排放出液體，關閉活塞，再從上半部分頂端的可動活塞注入清水進行清洗，打開下半部分底端的可動活塞，排放出清水；
[0024]G、步驟F中，每針對一種液體的數(shù)據(jù)檢測完成后，錐形光纖上的信號會通過光纖連接器傳送到光譜儀上，光譜儀檢測出液體的折射率；
[0025]H、重復步驟F、G進行多種液體的檢測。
[0026]優(yōu)選地，檢測液體參數(shù)的試驗溫度為25度。
[0027]3.有益效果
[0028]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0029]1)、本發(fā)明透明器皿上的可動活塞的設置，便于在檢測過程中，對錐形光纖進行及時的清洗，更加高效的對待測液體進行檢測；因此，本平臺操作過程簡單，可快速實現(xiàn)多次采樣，實用性較強，便于清洗；
[0030]2)、本發(fā)明檢測液體參數(shù)的試驗溫度為25度，這樣做的原因是由于錐形光纖對溫度非常敏感，溫度的變化會影響檢測結(jié)果，在試驗中選擇在恒溫條件(一般在室溫25度左右)下進行對液體的檢測，能夠較好的獲取理想的結(jié)果，極大地減小了錐形光纖對溫度的敏感性；
[0031 ] 3)、本發(fā)明固定基座I和固定基座II內(nèi)側(cè)的兩個固定壓片固定錐形光纖的兩個自由端，固定基座I和固定基座II上外側(cè)的兩個固定壓片用于加強固定錐形光纖，可根據(jù)需要選擇其中兩個或四個固定壓片，保證受力均勻，減小應力因素對錐形光纖的液體檢測的交叉敏感的影響；
[0032]4)、本發(fā)明的檢測平臺，選用錐形光纖進行液體的檢測，該光纖尺寸小、制作工藝簡單，對溫度、壓力、折射率等具有較高的靈敏度;操作過程簡單，可快速實現(xiàn)多組采樣，實驗步驟大大簡化;制作成本較低，在恒溫的條件下，可移動塑料裝置凹槽的設計可以較好地減小液壓因素對錐形光纖的液體檢測的交叉敏感。
【附圖說明】
[0033]圖1是錐形光纖液體折射率傳感檢測平臺立體圖；
[0034]圖2是透明器皿示意圖；
[0035]圖3是透明器皿下半部分示意圖；
[0036]圖4是固定壓片打開不意圖。
[0037]圖中的標號名稱:1、面包板;2、固定基座I;3、固定基座II ;4、可移動裝置;5、錐形光纖;6、固定壓片;7、螺旋測微儀;8、凹洞;9、器皿下半部分;10、卡扣；11、透明器皿；12、槽；
13、固定壓片凹槽。
【具體實施方式】
[0038]為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作詳細描述。
[0039]實施例1
[0040]結(jié)合圖1-4，一種錐形光纖液體折射率傳感檢測平臺，包括面包板1、基座、可移動裝置4，面包板1為固體鋁制面包板，基座包括固定基座12和固定基座113，基座采用熱膨脹系數(shù)為-5.2*10-6的溫度補償復合材料。
[0041]—般用于實驗設計的板子有兩種:萬用板和面包板，其中萬用板需要焊接，且固定后無法移動器件，不適宜本平臺裝置;而使用面包板，就可以隨意的插入或拔出器件，非常適合組裝、調(diào)試和訓練。
[0042]面包板1上設有固定基座12和固定基座113，固定基座12和固定基座113之間的距離小于等于15cm，在固定錐形光纖5時，可移動裝置4根據(jù)需求進行調(diào)整。固定基座12和固定基座113上均設有固定壓片6，固定基座12和固定基座113上分別設有兩個固定壓片6，如圖1所示，固定基座12和固定基座113內(nèi)側(cè)的兩個固定壓片6固定錐形光纖的兩個自由端，固定基座12和固定基座113上外側(cè)的兩個固定壓片6用于加強固定錐形光纖5，可根據(jù)需要選擇使用其中兩個或四個固定壓片6，保證受力均勻，減小應力因素對錐形光纖5的液體檢測的交叉敏感的影響。
[0043]固定壓片6上設有固定壓片凹槽13，固定壓片凹槽13的寬度與錐形光纖5的直徑相匹配，錐形光纖5能夠放置在固定壓片凹槽13內(nèi)，能容納錐形光纖5即可，本實施例中固定壓片凹槽13的寬度選為150umo
[0044]在固定基座12和固定基座113之間設有可移動裝置4，可移動裝置4的材料一般選用工程塑料PA(聚酰胺)俗稱尼龍，具有很高的機械強度，軟化點高，耐熱，摩擦系數(shù)低，耐磨損，具有自潤滑性，吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐堿和一般溶劑，電絕緣性好。
[0045]可移動裝置4上打通一直徑為5cm的凹洞8，凹洞8的尺寸與下半部分9的尺寸相匹配，即下半部分9能夠固定嵌入凹洞8內(nèi)即可，選擇其他數(shù)值也可以。盛放待測液體的透明器皿11的下半部分9嵌在其中，固定不動，待測液體放置于透明器皿11中。用于控制待測液體的量，透明器皿11上半部分內(nèi)側(cè)刻有水準線，可動活塞的設置，便于液體的注入和排放，可重復多次使用，實用性