一种强度解调型光纤折射率计制造技术

本实用新型专利技术公开了一种强度解调型光纤折射率计，它包括宽带光源、第一单模光纤、第二单模光纤、多模光纤、光电探测器、A/D转换模块、单片机。宽带光源的输出端与第一单模光纤的左端连接，第一单模光纤的右端与第二单模光纤的左端通过光纤大错位熔接结构连接，第二单模光纤的右端与多模光纤的左端连接，多模光纤的右端与光电探测器的输入端连接，光电探测器的输出端与A/D转换模块的输入端连接，A/D转换模块的输出端与单片机的输入端连接。当第二单模光纤周围介质折射率发生变化时，耦合进入第二单模光纤包层的光强会随之改变，导致多模光纤的输出光强也发生改变，从而改变光电探测器的输出电压，并改变A/D转换模块的输出信号，根据预先标定的光强-折射率关系可以计算出介质折射率。该折射率计具有成本低、灵敏度高、便于集成、方便携带等优点。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种折射率计，尤其涉及一种强度解调型光纤折射率计。
技术介绍
折射率测量在现代工业、化学、食品等领域中十分重要，是一种使用多、要求高的物理量测量。液体的折射率测量，是食品生产中常用的工艺控制指标，根据液体折射率的变化，获知液体浓度或成分的变化，所以液体的折射率测量是探知液体的一种重要手段。用光纤折射率计测量液体折射率的方法很多，例如基于光纤端面回波的强度解调型光纤折射率计；基于光纤表面等离子体共振效应的光纤液体折射率计；基于模式干涉的双长周期光纤光栅级联液体折射率传感器；这些方法有相应的缺点，基于端面回波的强度解调，其灵敏度太低，基于光纤表面等离子共振效应的光纤液体折射率计，其制作工艺复杂、成本高，基于模式干涉的双长周期光纤光栅级联液体折射率传感器，需要利用光谱仪测量其透射光谱的波峰漂移，这种波长解调的方法增加了整个系统的成本，并且体积太大不利于携带。因此，这些传感器在实际运用中受到了一定的限制。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种强度解调型光纤折射率计，该光纤折射率计具有成本低、灵敏度高，便于集成、方便携带等优点。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为:一种强度解调型光纤折射率计，包括宽带光源(I)、第一单模光纤(2-1)、第二单模光纤(2-2)、多模光纤(2-3)、光电探测器(3)、A/D转换模块(4)、单片机(5)。宽带光源(I)的输出端与第一单模光纤(2-1)的左端连接，第一单模光纤(2-1)的右端与第二单模光纤(2-2)的左端通过光纤大错位熔接结构连接，第二单模光纤(2-2)的右端与多模光纤(2-3)的左端连接，多模光纤(2-3)的右端与光电探测器(3)的输入端连接，光电探测器(3)的输出端与Α/D转换模块(4)的输入端连接，Α/D转换模块(4)的输出端与单片机(5)的输入端连接。所述的宽带光源⑴波长范围为1500-1600nm。所述的第二单模光纤(2-2)长度为10-20mm，纤芯直径为8-10μπι，包层直径为125 μ m0所述的光纤大错位熔接结构，径向错位距离为63 μ mo所述的多模光纤(2-3)长度为10-20mm，纤芯直径为80-105 μπι，包层直径为125 μ m0本技术所具有的有益效果为:1.用光电探测器接收到的光强来解调出折射率的大小，解调方法简单，成本低。2.传感头采用单模-单模-多模光纤结构，制作简单，灵敏度高。3.体积小，便于集成，方便携带，适合户外测量。【附图说明】下面结合附图及其【具体实施方式】对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术的实验测量装置图。图中，I为宽带光源；2_1为第一单模光纤'2-2为第二单模光纤；2_3为多模光纤；3为光电探测器；4为Α/D转换模块；5为单片机。【具体实施方式】图1中，一种强度解调型光纤折射率计，包括宽带光源1、第一单模光纤2-1、第二单模光纤2-2、多模光纤2-3、光电探测器3、Α/D转换模块4、单片机5。宽带光源I的输出端与第一单模光纤2-1的左端连接，第一单模光纤2-1的右端与第二单模光纤2-2的左端通过光纤大错位熔接结构连接，第二单模光纤2-2的右端与多模光纤2-3的左端连接，多模光纤2-3的右端与光电探测器3的输入端连接，光电探测器3的输出端与Α/D转换模块4的输入端连接，Α/D转换模块4的输出端与单片机5的输入端连接。其工作方式为:宽带光源I发出的宽带光输入第一单模光纤2-1中以基模的形式传播，光能量被束缚在纤芯内，光经过第一单模光纤2-1传输到第二单模光纤2-2时，由于光纤大错位熔接结构导致模场直径不匹配，一部分光注入周围的介质中，另一部分光注入第二单模光纤2-2的包层，激发包层模在第二单模光纤2-2的包层中传输，包层中的光从第二段单模光纤2-2输出后进入多模光纤2-3的纤芯，多模光纤2-3输出的光输入光电探测器3，光电探测器3输出与输入光强相对应的电压，光电探测器3的输出电压由Α/D转换模块4转换为数字信号输出，并进入单片机5进行处理。当第二单模光纤2-2周围介质的折射率发生变化时，在光纤大错位熔接结构处光耦合进入第二单模光纤2-2包层中的光强会随之改变，导致多模光纤2-3的输出光强也随之改变，从而改变光电探测器3的输出电压，并改变Α/D转换模块4的输出信号，单片机5根据预先标定的光强-折射率对应关系计算出介质折射率，该装置正是通过监测光电探测器接收光强的大小来测量周围介质折射率的值。【主权项】1.一种强度解调型光纤折射率计，包括宽带光源(I)、第一单模光纤(2-1)、第二单模光纤(2-2)、多模光纤(2-3)、光电探测器(3)、A/D转换模块(4)、单片机(5);宽带光源(I)的输出端与第一单模光纤(2-1)的左端连接，多模光纤(2-3)的右端与光电探测器(3)的输入端连接，光电探测器(3)的输出端与Α/D转换模块(4)的输入端连接，Α/D转换模块(4)的输出端与单片机(5)的输入端连接；其特征在于，所述的第一单模光纤(2-1)的右端与第二单模光纤(2-2)的左端通过光纤大错位熔接结构连接，第二单模光纤(2-2)的右端与多模光纤(2-3)的左端连接。2.根据权利要求1所述的一种强度解调型光纤折射率计，所述的第二单模光纤(2-2)，长度为10-20mm，纤芯直径为8_10 μ m，包层直径为125 μ m。3.根据权利要求1所述的一种强度解调型光纤折射率计，所述的光纤大错位熔接结构，径向错位距离为63 μ m。4.根据权利要求1所述的一种强度解调型光纤折射率计，所述的多模光纤(2-3)，长度为10-20mm，纤芯直径为80-105 μ m，包层直径为125 μ m。【专利摘要】本技术公开了一种强度解调型光纤折射率计，它包括宽带光源、第一单模光纤、第二单模光纤、多模光纤、光电探测器、A/D转换模块、单片机。宽带光源的输出端与第一单模光纤的左端连接，第一单模光纤的右端与第二单模光纤的左端通过光纤大错位熔接结构连接，第二单模光纤的右端与多模光纤的左端连接，多模光纤的右端与光电探测器的输入端连接，光电探测器的输出端与A/D转换模块的输入端连接，A/D转换模块的输出端与单片机的输入端连接。当第二单模光纤周围介质折射率发生变化时，耦合进入第二单模光纤包层的光强会随之改变，导致多模光纤的输出光强也发生改变，从而改变光电探测器的输出电压，并改变A/D转换模块的输出信号，根据预先标定的光强-折射率关系可以计算出介质折射率。该折射率计具有成本低、灵敏度高、便于集成、方便携带等优点。【IPC分类】G01N21-01, G01N21-41【公开号】CN204330589【申请号】CN201420844003【专利技术人】杨鹏程, 龚华平, 钱紫衡, 熊梦玲 【申请人】中国计量学院【公开日】2015年5月13日【申请日】2014年12月26日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强度解调型光纤折射率计，包括宽带光源(1)、第一单模光纤(2‑1)、第二单模光纤(2‑2)、多模光纤(2‑3)、光电探测器(3)、A/D转换模块(4)、单片机(5)；宽带光源(1)的输出端与第一单模光纤(2‑1)的左端连接，多模光纤(2‑3)的右端与光电探测器(3)的输入端连接，光电探测器(3)的输出端与A/D转换模块(4)的输入端连接，A/D转换模块(4)的输出端与单片机(5)的输入端连接；其特征在于，所述的第一单模光纤(2‑1)的右端与第二单模光纤(2‑2)的左端通过光纤大错位熔接结构连接，第二单模光纤(2‑2)的右端与多模光纤(2‑3)的左端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏程，龚华平，钱紫衡，熊梦玲，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33