空芯光纖在液體氣體傳感中的應(yīng)用研究.pdf

1、由于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，各種傳感技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其中以液體和氣體的傳感技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。前者應(yīng)用于化工、衛(wèi)生、環(huán)保、交通運(yùn)輸安檢等的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。后者應(yīng)用于有毒有害氣體、大氣污染物的組分及含量測(cè)定，以及特定氣體應(yīng)用領(lǐng)域氣體泄漏的監(jiān)測(cè)等。而隨著近幾十年來(lái)光學(xué)傳感器技術(shù)的發(fā)展，它的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，如利用SPR原理檢測(cè)液體，利用中紅外光譜傳感技術(shù)針對(duì)不同氣體進(jìn)行檢測(cè)等。光學(xué)傳感技術(shù)具有靈敏度高，響應(yīng)速度快，可無(wú)損檢測(cè)等明顯的優(yōu)點(diǎn)。
　　空芯

2、光纖目前已發(fā)展成為應(yīng)用廣泛的光學(xué)傳輸波導(dǎo)，它具有很多優(yōu)點(diǎn)，如斷面損耗很低，功率閾值比較大，柔韌性非常好以及在紅外波段良好的傳輸特性。它還有一個(gè)非常重要的特性——中空，本文充分利用了這一點(diǎn)，在液體和氣體檢測(cè)中分別將其作為波導(dǎo)和吸收腔。
　　在液體檢測(cè)中，本文設(shè)計(jì)了一種基于表面等離子體共振原理，使用空芯光纖作為光波導(dǎo)、外表面鍍金屬膜的光學(xué)材料圓柱體作為探頭的新型折射率傳感器。通過(guò)建立光學(xué)模型進(jìn)行分析，在理論上推導(dǎo)出了這種傳感器的傳輸光

3、譜損耗公式，并針對(duì)該傳感器在不同的光纖長(zhǎng)度、探頭材料、檢測(cè)物質(zhì)折射率等參數(shù)設(shè)置下的檢測(cè)性能進(jìn)行了分析，獲得了各種參數(shù)對(duì)其性能的影響。由于該傳感器可針對(duì)不同折射率的檢測(cè)物質(zhì)靈活地更換合適探頭材料，相對(duì)于傳統(tǒng)的表面等離子體共振光纖傳感器，在易用性和性價(jià)比等方面具有更好的應(yīng)用價(jià)值。
　　在氣體傳感中，本文以常見(jiàn)的CO2作為檢測(cè)對(duì)象，設(shè)計(jì)了一套基于空芯光纖的高精度，高穩(wěn)定性，便攜式的CO2濃度檢測(cè)裝置。該裝置采用了非分光紅外氣體檢測(cè)方法進(jìn)