一種飲用水氯化物檢測裝置制造方法
【專利摘要】一種飲用水氯化物檢測裝置，其主要是850～2400nm寬帶光源通過第一光纖連接器與雙錐光子晶體光纖傳感器一端連接，該雙錐光子晶體光纖傳感器的另一端通過第二光纖連接器與近紅外光譜分析儀連接。所述雙錐光子晶體光纖傳感器是在通過光纖熔融拉錐改變纖芯和包層的結構形成的長度為30～300mm雙錐光子晶體光纖的兩端分別熔接第一單模光纖和第二單模光纖構成。本發明具有微型化、全光纖化、損耗低，制備簡單、耐惡劣環境、靈敏度較高的優點。
【專利說明】一種飲用水氯化物檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種檢測裝置，特別是ー種飲用水的檢測裝置。
【背景技術】
[0002]飲用水氯化物是影響其水質的關鍵因素，飲用水氯化物濃度過高時，會危害人體健康。隨著各種新型飲用水的問世，對其水質的準確檢測也越來越受到重視。因此，如何準確地通過測量飲用水氯化物信息來確定其水質情況，一直是飲用水水質檢測技術的研究熱點。
[0003]目前，測量飲用水水質的方法主要有:遙感監測法、聲學法、電位滴定法、離子色譜法等。例如，遙感監測法具有監測范圍廣、便于長期動態監測等特點，但測量時容易受到水體光學特性、大氣和水面反射等影響，對其后續的光譜反演要求較高；聲學法可準確測量液體中某物質的濃度，但其精度受到聲傳感器件靈敏度的影響；電位滴定法通過分析滴定劑硝酸銀的溶液，可用于檢測水中氯化物含量，但分析速度緩慢；離子色譜法采用離子色譜儀直接測量水中氯化物含量，但所需設備成本較大，對使用環境要求較高。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種簡單易行、成本低、靈敏度高、穩定性好、分析速度快的飲用水氯化物檢測裝置。
[0005]本發明主要包括寬帶光源、雙錐光子晶體光纖傳感器、近紅外光譜分析儀和光纖連接器。其中，光源為850?2400nm的寬帶光源通過第一光纖連接器與雙錐光子晶體光纖傳感器的一端連接，該雙錐光子晶體光纖傳感器的另一端通過第二光纖連接器與近紅外光譜分析儀連接，上述雙錐光子晶體光纖傳感器是由通過光纖熔融拉錐改變纖芯和包層的結構形成的長30?300_的雙錐光子晶體光纖的兩端分別熔接第一單模光纖和第二單模光纖構成。
[0006]本發明的工作過程:光源發出的光進入到熔融拉錐制備的雙錐光子晶體光纖傳感器，將雙錐光子晶體光纖傳感器置于被測飲用水中，被被測飲用水所包圍。光在第一單模光纖與雙錐光子晶體光纖熔接點進行分束，一束光作為參考光束繼續在纖芯中傳輸，另一束光作為信號光束在雙錐光子晶體光纖包層外傳輸，最后上述兩束光在雙錐光子晶體光纖與第二單模光纖熔接點進行合束，形成馬赫-曾德型干渉。當被測飲用水氯化物濃度發生變化時，雙錐光子晶體光纖包層外的折射率發生變化，從而使得在馬赫-曾德型干涉中發生干涉的兩束光之間的光程差發生改變，引起干涉條紋發生變化，通過光譜分析儀對干涉條紋移動量的識別來檢測飲用水氯化物濃度的變化。
[0007]本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0008](1)制備過程簡單，具有微型化、全光纖化、損耗低等特點；
[0009](2)本發明采用單模光纖與雙錐光子晶體光纖熔接實現光束分合，簡單易行，所得到的傳感器耐惡劣環境強，靈敏度較高；[0010](3)本發明長度為30?300mm的雙錐光子晶體光纖，可滿足傳感復用中不同長度馬赫-曾德干涉傳感器的需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的結構框圖。
[0012]圖2是本發明的雙錐光子晶體光纖傳感器的結構示意圖。
[0013]圖3是本發明雙錐光子晶體光纖長度為235_的干涉譜圖。
[0014]圖4是本發明雙錐光子晶體光纖長度為175_的干涉譜圖。
[0015]圖5是本發明雙錐光子晶體光纖長度為175_的干涉譜峰隨氯化鈉濃度的移動情況譜圖。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
[0017]在圖1所示的飲用水氯化物檢測裝置示意圖中，光源為1550nm中心波長的寬帶光源1通過第一光纖連接器2與雙錐光子晶體光纖傳感器3的一端連接，該雙錐光子晶體光纖傳感器的另一端通過第二光纖連接器4與近紅外光譜分析儀5連接；如圖2所示，上述雙錐光子晶體光纖傳感器是由通過光纖熔融拉錐改變纖芯和包層的結構形成的長30_的雙錐光子晶體光纖7的兩端分別熔接第一單模光纖6和第二單模光纖8構成。
[0018]實施例2:
[0019]光源為850nm中心波長的寬帶光源通過第一光纖連接器與雙錐光子晶體光纖飲用水氯化物傳感器的一端連接，該雙錐光子晶體光纖飲用水氯化物傳感器的另一端通過第ニ光纖連接器與近紅外光譜分析儀連接；上述雙錐光子晶體光纖飲用水氯化物傳感器是由通過光纖熔融拉錐改變纖芯和包層的結構形成的長235_的雙錐光子晶體光纖的兩端分別熔接第一單模光纖和第二單模光纖構成。如圖3所示，干涉條紋光滑，其干渉信號的對比度為 3.54dB。
[0020]實施例3
[0021]光源為2400nm中心波長的寬帶光源通過第一光纖連接器與雙錐光子晶體光纖飲用水氯化物傳感器的一端連接，該雙錐光子晶體光纖飲用水氯化物傳感器的另一端通過第ニ光纖連接器與近紅外光譜分析儀連接；上述雙錐光子晶體光纖飲用水氯化物傳感器是由通過光纖熔融拉錐改變纖芯和包層的結構形成的長175_的雙錐光子晶體光纖的兩端分別熔接第一單模光纖和第二單模光纖構成。
[0022]光源發出的光進入到雙錐光子晶體光纖傳感器，將雙錐光子晶體光纖傳感器置于被測飲用水中，被待測飲用水所包圍。光在第一單模光纖與雙錐光子晶體光纖熔接點進行分束，一束光作為參考光束繼續在纖芯中傳輸，另一束光作為信號光束在雙錐光子晶體光纖包層外傳輸，最后上述兩束光在雙錐光子晶體光纖與第二單模光纖熔接點進行合束，形成馬赫-曾德干涉儀。當被測飲用水氯化物濃度發生變化時，雙錐光子晶體光纖包層外的折射率發生變化，從而使得在馬赫-曾德干涉儀中發生干涉的兩束光之間的光程差發生改變，引起干涉條紋發生變化，通過光譜分析儀對干涉條紋移動量的識別來檢測飲用水氯化物濃度的變化。[0023]如圖4所示，雙錐光子晶體光纖長度為175mm的干涉譜干涉條紋光滑，干涉條紋的對比度為0.27dB，說明已經形成了干渉效果很好的馬赫-曾德干涉儀，能夠用于飲用水氯化物的檢測。如圖5所示，隨著氯化鈉溶液的増加，傳感器干涉譜峰波長也隨之増大，兩者之間具有良好的線性關系，見表1:
[0024]表1不同氯化鈉濃度對應波長
[0025]
【權利要求】
1.ー種飲用水氯化物檢測裝置，其特征在于:其光源為850?2400nm的寬帶光源通過第一光纖連接器與雙錐光子晶體光纖傳感器一端連接，該雙錐光子晶體光纖傳感器的另ー端通過第二光纖連接器與近紅外光譜分析儀連接；所述雙錐光子晶體光纖傳感器是由通過光纖熔融拉錐改變纖芯和包層的結構形成的長度為30?300mm雙錐光子晶體光纖的兩端分別熔接第一單模光纖和第二單模光纖構成。
【文檔編號】G01N21/45GK103454248SQ201310275466
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年7月2日 優先權日:2013年7月2日
【發明者】付興虎, 付廣偉, 紀玉申, 申遠, 畢衛紅 申請人:燕山大學