基于光纤微火焰烧锥的高灵敏折射率检测

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在现代工业中,对液体折射率的检测占有很重要的地位。光纤传感器具备体积小,质量轻,防腐蚀,灵敏度高,等特点,所以对液体折射率传感器的研究具有重要意义。  本文主要对单锥形光纤和双锥形光纤传感结构的传感器进行了研究,首先对锥形光纤结构进行理论分析,通过数值模拟,研究该结构在实际应用中的可行性以及影响传感器灵敏度的主要因素。通过Rsoft软件模拟发现,对于单锥形光纤,锥腰直径是影响传感器灵敏度的主要因素,锥区的长度对灵敏度影响不大。对于双锥形结构的光纤传感器,锥腰直径依然是影响其灵敏度的主要因素,中间的单模光纤长度对灵敏度影响不大,但特征波长间的距离会随着其增加而减小,它们可以作为折射率传感器。  在实验研究中,通过配置不同浓度的甘油溶液,将锥区传感头置于不同浓度的甘油溶液中,通过光谱仪上光谱的移动情况,就可以知道这种传感头的灵敏度,进而就可以对未知溶液进行检测。实验中测得了这两种结构在甘油溶液中,光谱随着液体浓度变化的情况,并绘制了波长移动量与甘油溶液折射率的拟合曲线,二者有良好的线性关系。对于单锥形光纤,测得在锥腰直径分别为10μm,6μm,4μm的灵敏度分别为1840nm/RIU,5154nm/RIU,10871nm/RIU。对于双锥形光纤结构的光纤传感器,这种结构的传感器有两个锥腰直径,测出了锥腰直径在(10,10),(15,13),(12,12)的灵敏度,分别为1994nm/RIU,1089nm/RIU,1354nm/RIU。可以看出在同等条件下,锥腰直径越细,灵敏度越高。而且,其灵敏度要比单锥形光纤要好一点。在试验中两种结构所反映出来的规律与理论模拟基本相同。
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