一种荧光法光纤传感设备制造技术

本发明专利技术涉及一种荧光法光纤传感设备，包括LED光源、耦合透镜、短波通滤光片、传输光纤、荧光感应材料、第一和第二信号光纤、第一、第二和第三光电探测器，LED光源发出的光通过耦合透镜耦合到传输光纤的输入端，短波通滤光片放置在耦合透镜和传输光纤之间，在所述传输光纤的输出端输出的光照射到所述荧光感应材料上，发出的荧光被传输光纤的输出端接收，并由该光纤的输入端输出后，被所述短波通滤光片反射，并由所述第一光电探测器接收，所述第一信号光纤和第二信号光纤接收所述荧光感应材料的荧光信号并分别输出到所述第一光电探测器和第二光电探测器，通过测定所接收到的荧光的强弱可以检测作用于所述荧光感应材料上的物质的浓度等物理或化学参数。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光法光纤传感设备
本专利技术属于光电传感领域，特别是一种利用不同物质对荧光光谱的影响效应，和采用光纤作为光信号媒介来实现对物质的物理或化学性能探测的荧光法光纤传感装置。
技术介绍
荧光法传感原理是把能发荧光的分子与一个能够识别某一个检测参数的分子通过化学方法连接到一起形成用于传感的荧光感应材料。通常将荧光感应材料涂在一个透明材料上，用一个具有一定带宽的光源透过透明材料去激发荧光感应材料使其产生一定的荧光，当被检测物存在于被检测的样品时，通过被检测物与识别分子相互作用，引起荧光的淬灭或增强。荧光强度就与被测物质的浓度有关。通过测定荧光强度就能够算出被测物质的含量。由于现代光纤技术的发展，使得光在光纤中的传输的损耗大大降低，因此，米用光纤来传输传感光信号可以实现远距离的传感检测。另外，光纤还有体积小，重量轻，光信号不受电磁干扰，耐腐蚀和高温等优点，因此，特别适用于窄小空间和恶劣环境中的传感检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用单一传输光纤既作为光源又作为被激发的荧光的传输光纤，使得传感设备的结构简单，采用多个荧光信号接收光纤，可以增强荧光信号的接收强度，由于光纤的低损耗等特点，本专利技术可以实现远距离和在严酷环境中的传感检测。 本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案实现的:一种突光法光纤传感设备，包括LED光源、稱合透镜、短波通滤光片、传输光纤、突光感应材料、第一信号光纤、第二信号光纤、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器，所述LED光源发出的光通过所述耦合透镜耦合到所述传输光纤的输入端，所述短波通滤光片放置在所述耦合透镜和所述传输光纤之间，并与所述耦合透镜的中心轴线成大约45度角，所述荧光感应材料放置在所述传输光纤的输出端附近，在所述传输光纤的输出端输出的光照射到所述荧光感应材料上，发出的荧光被所述传输光纤的输出端接收，并由该光纤的输入端口输出后，被所述短波通滤光片反射，并由所述第一光电探测器接收，所述第一信号光纤和第二信号光纤设置在接近所述传输光纤的位置，其荧光输人端面与所述传输光纤的输出端面基本平行，接收所述荧光感应材料的荧光信号并分别输出到所述第一光电探测器和第二光电探测器，通过测定所接收到的荧光的强弱可以检测作用于所述荧光感应材料上的物质的浓度等物理或化学参数。 而且，所述LED光源的中心波长比荧光感应材料所发出的荧光波长短。 而且，所述短波通滤光片对所述LED光源发出的光具有高透过率；所述短波通滤光片对所述荧光感应材料发出的荧光具有高反射率。 而且，所述传输光纤、第一信号光纤和第二信号光纤是一种单模或多模光纤。 而且，所述第一光电探测器、所述第二光电探测器和所述第三光电探测器与所述荧光感应材料发出的荧光光谱具有基本相同的光谱范围。 本专利技术的优点和有益效果为:1.本荧光法光纤传感设备采用单一传输光纤既作为光源又作为被激发的荧光的传输光纤，使得传感设备的结构简单，采用多个荧光信号接收光纤，可以增强荧光信号的接收强度，由于光纤的低损耗等特点，本专利技术可以实现远距离和在严酷环境中的传感检测。 2.本突光法光纤传感设备,结构简洁,尺寸小,设计合理,成本低。 【附图说明】 图1为本专利技术的示意图；图2为LED光源的输出光谱示意图；图3为荧光感应材料所发出的荧光光谱示意图；图4为短波通滤光片的透射光谱示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。 图1为本专利技术的一个示意图，LED光源2发出的光束4由耦合透镜6聚焦，透过短波通滤波器10, f禹合到传输光纤14的输入端口 12中，并在传输光纤12的输出端口 16输出后照射到荧光感应材料18上，荧光感应材料18产生的荧光是一种发散的光，其部分反射荧光被传输光纤12的输出端口 16接收,并由端口 12输出，经短波通滤波器10反射后被光电探测器22接收。第一信号光纤24和第二信号光纤32设置在接近传输光纤14的位置，其荧光输人端面26和34与传输光纤14的输出端面16基本平行，接收荧光感应材料18的荧光信号并分别输出到第一光电探测器24和第二光电探测器38。传输光纤14、第一信号光纤24和第二信号光纤32可以根据需要采用多模或单模光纤。一般，将短波通滤波器10设置成与稱合透镜6的轴线成大约45度角。从端口 12发出的突光光束是一种发散的光,经短波通滤波器10反射后，荧光光束20也是一种发散的光，因此，光电探测器22的接收面积以及光电探测器22与短波通滤波器10的距离都会影响光电探测器22接收到的荧光强度，应尽量将光电探测器22放置在紧靠短波通滤波器10的位置，并且选择接收面积比较大的光电探测器，有利于增强接收到的荧光强度。同样，第一信号光纤24和第二信号光纤32的输出端口 28和36输出的光也是发散的，应尽量将光电探测器30和38放置在紧靠端口 28和38的位置，并选择接收面积比较大的光电探测器30和38，将有利于增强接收到的荧光信号强度。可以将第一信号光纤24和第二信号光纤32的输出端口 28和36配置光纤准直器使得输出光为准直光束，这样可以将光电探测器30和38放置在离输出端口 28和36比较远的位置。可以将第一信号光纤24和第二信号光纤32的输出端口 28和36输出端口捆绑在一起后，采用一个光电探测器来检测荧光信号，这样往往需要光电探测器的接收面积比较大才可行。还可以增加信号光纤的数量和相应的光电探测器数量来增加检测荧光信号的强度。 图2是一个中心波长为λ p，光谱的半宽度为Λ光源2的光谱示意图.一般，LED光源的输出光谱比半导体激光器的输出光谱要宽得多，光谱的半宽度Λ λρ可从几纳米到几十纳米，输出的发散角也很大，必须要用耦合透镜才能有效地将LED光源的光束耦合到光纤中。图3是采用荧光法传感设备中的荧光光谱示意图.对于不同的荧光感应材料，荧光光谱的半宽度Λ Xf为几十到几百纳米的范围，中心波长Xf要比用于激发荧光的光源的中心波长λ ρ长几十到几百纳米。图4是短波通滤光片10的透射光谱示意图。短波通滤光片10的功能就是要使得光束8能够全部透过，而使得由端口 12发出的荧光光束能够全部反射。 在实际应用中，由于滤光片10本身的光学插入损耗，经滤光片10透过的光和反射光都会有一些损耗。另外，滤光片10本身从全透到全反射有一个波长变化的梯度，以及光源2的光谱宽度和荧光光谱的宽度，部分荧光可能会透过滤波片，部分光源2的光可能会被反射，这些是实际设计滤光片10时应该考虑的几个因素。另外，光电探测器22、30和38荧光感应材料18发出的荧光光谱应具有基本相同的光谱范围。 本专利技术的创新点在于:本突光法光纤传感设备米用单一传输光纤既作为光源又作为被激发的荧光的传输光纤，使得传感设备的结构简单，采用多个荧光信号接收光纤，可以增强荧光信号的接收强度，由于光纤的低损耗等特点，本专利技术可以实现远距离和在严酷环境中的传感检测。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光法光纤传感设备，包括LED光源、耦合透镜、短波通滤光片、传输光纤、荧光感应材料、第一信号光纤、第二信号光纤、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器，所述LED光源发出的光通过所述耦合透镜耦合到所述传输光纤的输入端，所述短波通滤光片放置在所述耦合透镜和所述传输光纤之间，并与所述耦合透镜的中心轴线成大约45度角，所述荧光感应材料放置在所述传输光纤的输出端附近，在所述传输光纤的输出端输出的光照射到所述荧光感应材料上，发出的荧光被所述传输光纤的输出端接收，并由该光纤的输入端口输出后，被所述短波通滤光片反射，并由所述第一光电探测器接收，所述第一信号光纤和第二信号光纤设置在接近所述传输光纤的位置，其荧光输人端面与所述传输光纤的输出端面基本平行，接收所述荧光感应材料的荧光信号并分别输出到所述第一光电探测器和第二光电探测器，通过测定所接收到的荧光的强弱可以检测作用于所述荧光感应材料上的物质的浓度等物理或化学参数。

【技术特征摘要】
1.一种突光法光纤传感设备，包括LED光源、稱合透镜、短波通滤光片、传输光纤、突光感应材料、第一信号光纤、第二信号光纤、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器，所述LED光源发出的光通过所述耦合透镜耦合到所述传输光纤的输入端，所述短波通滤光片放置在所述耦合透镜和所述传输光纤之间，并与所述耦合透镜的中心轴线成大约45度角，所述荧光感应材料放置在所述传输光纤的输出端附近，在所述传输光纤的输出端输出的光照射到所述荧光感应材料上，发出的荧光被所述传输光纤的输出端接收，并由该光纤的输入端口输出后，被所述短波通滤光片反射，并由所述第一光电探测器接收，所述第一信号光纤和第二信号光纤设置在接近所述传输光纤的位置，其荧光输人端面与所述传输光纤的输出端面基本平行，接收所述荧光感应材料的荧光信号并分别输...

【专利技术属性】
技术研发人员：高培良，
申请(专利权)人：天津奇谱光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12