光纤温度与溶解氧传感器特性研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yu19910108
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溶解氧的检测在环境监测、水产养殖和海洋科学等领域具有重要的意义,且随着我国对环境和资源保护的重视,各类检测技术的不断发展,对能够实现在线检测的溶解氧传感器的需求程度也越来越高。光纤溶解氧传感器具有的灵敏度高、响应时间快、不受电磁干扰、传输损耗低等特点使其成为新一代溶解氧检测技术的探索方向。本文制作了以检测荧光强度的方法测量溶解氧含量的光纤传感器;针对水质温度检测和对荧光强度信号进行温度补偿的双重需要,同时为了保证光纤传感的结构优势,选取布拉格光纤光栅并对其进行封装处理,制作了温度传感器。本文的主要研究内容主要有:选取钌的邻菲啰啉配合物Ru(phen)3Cl2作为荧光指示剂原料,选用溶胶-凝胶法制备氧敏感膜,研究了溶胶的原料配比、荧光物质的加入量、膜液的静置时间等对成膜效果的影响,对制膜工艺和成膜基质进行了优化,最终使敏感膜材料具有良好的均匀性和高效的荧光产率。对溶解氧传感器的探头部分进行了设计,提出了一种新型的探头结构,能够让光路更加稳定,同时提高接收到的荧光信号强度,使通过检测荧光光强测量溶解氧含量的光强法得以实现;对温度传感器的光纤光栅探头使用陶瓷管进行了封装,消除了应力对光栅的影响,使光纤光栅只对温度敏感。最后,对制作成的光纤温度与溶解氧传感器的性能进行了大量的实验测试,结果表明,传感器具有良好的稳定性和重复性,其中氧传感器对溶解氧响应的拟合曲线具有良好线性度,检测精度为0.02mg/L,响应时间小于30s,具有较强的抗环境干扰能力,但存在一定的温度漂移;温度传感器检测精度为0.2℃,响应时间为5s左右,只对温度敏感,可对溶解氧传感器进行温度补偿。
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