液體折射率是液體的基本物理參數(shù)之一，往往和液體的濃度、糖度、黏度以及純度密切相關(guān)，是食品生產(chǎn)中常用的工藝控制指標(biāo)。通過(guò)測(cè)定液態(tài)食品的折射率，可以鑒別食品的組成，確定食品的濃度，判斷食品的純凈程度及品質(zhì)。光纖傳感器相比于傳統(tǒng)的電子傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、體積小等優(yōu)點(diǎn)，光纖折射率測(cè)量技術(shù)已經(jīng)引起人們的深入研究。
光纖折射率傳感器是一種應(yīng)用廣泛的光纖傳感器。相比于傳統(tǒng)的折射率傳感器,光纖折射率傳感器具有結(jié)構(gòu)紫湊、體積小、靈敏度髙、抗十?dāng)_能力強(qiáng)、可用于遠(yuǎn)程操作等優(yōu)點(diǎn)。其中,基于馬赫澤德干涉儀的仝光纖傳感器具有較高的靈敏度得到了國(guó)內(nèi)外研究者們的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的兩臂式Ml和級(jí)聯(lián)的光纖耦合器式MZI相比,單臂MZI更具優(yōu)點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作、應(yīng)用范圍較廣。
一般情況下,光纖是被設(shè)計(jì)用來(lái)傳輸纖芯模而不是包層模的,因?yàn)榘鼘幽７浅Ｈ菀资艿江h(huán)境折射率變化的影響。環(huán)境折射率的變化導(dǎo)致的包層模有效折射率的變化,會(huì)引起包層模和纖芯模相位差的變化,并導(dǎo)致干涉條紋的漂移。干涉條紋的漂移量和環(huán)境折射率的變化量是成正比的,因此,我們只黹測(cè)量十涉條紋的漂移量就可以得到壞境折射率的傳感信息。
折射率傳感實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,寬帶光源(BBS)發(fā)出的光經(jīng)過(guò)傳感器,進(jìn)入一臺(tái)分辨率為0.02nm的光譜儀(OSA),通過(guò)這臺(tái)OSA測(cè)量傳輸光譜。傳感頭由2 mtC+5 mmSE+2 mmTCE組成, 總長(zhǎng)度為9mnmn,使傳感器具有紫湊的結(jié)構(gòu)和較寬的條紋間隔,便于實(shí)際使用。選用波長(zhǎng)在1583 nm處的干涉峰作為折射率測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)。為了避免彎曲和壓力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中傳感頭都嬰被拉直固定在一個(gè)金屬支架上。將整個(gè)傳感頭部分完全浸沒(méi)在具有不同濃度的什油水溶液中,甘油水溶液的折射率和濃度成正比。實(shí)驗(yàn)過(guò)程屮使用的甘油水溶液的折射率范圍為1.33R】U~1,38R[U。使用一臺(tái)阿貝折射率計(jì)來(lái)校準(zhǔn)溶液的析射率。每次測(cè)量之前都要使用無(wú)水乙醇反復(fù)清洗傳感頭,以避免殘留的溶液對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。
理論分析表明該傳感器的干涉譜主要是由纖芯模和低階主激發(fā)包層模之間的干涉形成的,而激發(fā)出的弱包層棋雖然也參與干涉,但是只能對(duì)主干涉光譜進(jìn)行輕微調(diào)制。折射率實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在壞境折射率的變化范圍為1.33RIU~1.38RIU時(shí),該傳感器的靈敏度達(dá)到了159nm/R]UJ。因此,體積小、低成本、靈敏度高、易于制造等特點(diǎn)使其在生物和化學(xué)領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
介紹一款由深圳工采網(wǎng)從加拿大FISO公司進(jìn)口的光纖折射率傳感器 - FRI，這是一款獨(dú)特的傳感器設(shè)計(jì)基于沖液Fabry-Perot光學(xué)腔體的長(zhǎng)度變化，以精確測(cè)定流體的折射率。沖液Fabry-Perot光學(xué)腔體的長(zhǎng)度與流體樣品的折射率呈正比 。因此，采用白光干涉技術(shù)測(cè)量Fabry-Perot腔體長(zhǎng)度，即可測(cè)定折射率。
即使在惡劣的溫度、EMI、濕度環(huán)境和多變的簡(jiǎn)易標(biāo)定情況下，光纖信號(hào)調(diào)理器依然具備測(cè)量折射率的能力。FRI光纖折射率傳感器為業(yè)內(nèi)現(xiàn)有應(yīng)用提供了更好更可靠的折射率測(cè)量，同時(shí)，該傳感器也具備惡劣條件下持續(xù)在線監(jiān)控流體折射率的新擴(kuò)展能力。
我們能夠提供兩種FRI光纖折射率傳感器型號(hào)：FRI-BA 和 FRI-NP。前者為小型迷你封裝，后者為堅(jiān)固的不銹鋼封裝 ，適合應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境、化學(xué)應(yīng)用、惡劣和危險(xiǎn)環(huán)境以及科研領(lǐng)域的應(yīng)用。
光纖折射率傳感器FRI主要特點(diǎn):
1、量程1.0000 ~1.7000 RI
2、不受 EMI/RFI影響
3、分辨率0.0001 RI或者制冷劑中0.036%的油濃度比例
4、在線測(cè)量
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