一種基于單模-多模-單模型光纖結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)驗(yàn)新型涉及鑒別蔗糖溶液濃度檢測(cè)技術(shù)，單模-多模-單模型光纖傳感，利用的是多模光纖對(duì)外界折射率敏感特性，該裝置具有體積小、響應(yīng)速度快、靈敏度高、安全可靠、直接實(shí)時(shí)、可重復(fù)利用等諸多優(yōu)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]蔗糖是我們生活中不可缺少的碳水化合物和甜味劑。但對(duì)人體而言，蔗糖食用過(guò)多則弊大利小。蔗糖俗稱白糖、砂糖或紅糖，攝入蔗糖過(guò)多與攝入高鹽、高脂肪一樣會(huì)導(dǎo)致肥胖、動(dòng)脈粥樣硬化，誘發(fā)高血壓、高血脂、糖尿病等。又因蔗糖系酸性食品，會(huì)降低機(jī)體免疫力，導(dǎo)致易患感冒、齲齒、多動(dòng)癥、腳氣病、骨質(zhì)疏松及眼科疾病等。而目前研究出的蔗糖濃度檢測(cè)技術(shù)主要有酶_比色法、鹽酸水解法等，但是由于存在成本高、操作復(fù)雜等各種各樣的缺點(diǎn)而無(wú)法真正普及到日常生活中。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服上述問(wèn)題，滿足人們的需求，本實(shí)用新型提出一種基于單模_多模_單模型光纖結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置，該測(cè)定儀體積小、響應(yīng)速度快、靈敏度高、安全可靠、直接實(shí)時(shí)、可重復(fù)利用。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]1.一種基于單模-多模-單模光纖型結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置，所述系統(tǒng)主要包括:寬帶光源(1)、輸入單模光纖(2)、輸入導(dǎo)液管(3)、多模光纖(4)、塑料導(dǎo)管(5)、輸出單模光纖(6)、橡膠塞(7)、輸出導(dǎo)液管(8)，光譜儀(9);其中，多模光纖(4)分別與輸入單模光纖(2)與輸出單模光纖(6)搭建熔接形成了單模-多模-單模型光纖結(jié)構(gòu)。由寬帶光源(1)發(fā)出的光，經(jīng)輸入單模光纖(2)耦合入多模光纖(4)后經(jīng)輸出單模光纖(6)傳輸后在光譜儀(9)上可觀察到干涉頻譜；待測(cè)蔗糖溶液經(jīng)輸入導(dǎo)液管(3)進(jìn)入被塑料導(dǎo)管(5)和橡膠塞(7)封裝的多模光纖(4)，當(dāng)溶液濃度不同時(shí)，導(dǎo)致多模光纖(4)外界折射率的改變，引起干涉峰值的偏移，通過(guò)監(jiān)測(cè)干涉峰值的偏移量，達(dá)到測(cè)定蔗糖溶液的目的。
[0006]2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單模_多模_單模型光纖結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置，塑料導(dǎo)管(5)的兩端塞有橡膠塞(7)，起到封閉導(dǎo)管和固定光纖的作用。橡膠塞
[7]截面一上一下邊緣各有一個(gè)細(xì)小的導(dǎo)液管，分別為輸入導(dǎo)液管(3)和輸出導(dǎo)液管(8)，用于引入溶液和引出溶液。
[0007]3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單模_多模_單模型光纖結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置，其特征是:所述的多模光纖的包層直徑為125 ym，內(nèi)芯直徑為105 ym，長(zhǎng)度為
3.5cm0
[0008]4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單模_多模_單模型光纖結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置，其特征是:所述的多模光纖在與輸入單模光纖和輸出單模光纖熔接前，先去掉多模光纖的涂覆層，并經(jīng)過(guò)了 40%濃度HF溶液腐蝕5分鐘去除包層。
[0009]5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單模_多模_單模型光纖結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置，其特征是:所述的塑料導(dǎo)管直徑2cm，與橡膠塞組合，起到較好的封裝作用，提供基于單模-多模-單模型光纖與被測(cè)蔗糖溶液接觸的封閉空間，能排除更多外界干擾因素。
[0010]本實(shí)用新型使用步驟如下:
[0011]1.將輸入單模光纖連接寬帶光源，輸出單模光纖連接光譜儀。檢測(cè)被測(cè)蔗糖溶液前，預(yù)熱寬帶光源幾分鐘，然后光通過(guò)基于單模_多模_單模型光纖結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置，此時(shí)光譜儀上穩(wěn)定的譜線，定為清洗標(biāo)準(zhǔn)譜線。
[0012]2.固定好基于單模_多模_單模光纖型結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置后，用濃度為40 %的HF溶液從輸入導(dǎo)液管注入，靜待5分鐘后，再注入異丙醇，將塑料導(dǎo)管中附著在多模上的、濃度為40%的HF溶液清洗掉，直至顯示在光譜儀上的譜線與定標(biāo)譜線完全重合。
[0013]3.用夾子封閉輸出導(dǎo)液管(8)，將不同濃度的蔗糖溶液用注射器通過(guò)輸入導(dǎo)液管
(3)注入裝有單模_多模-單模型光纖結(jié)構(gòu)的塑料導(dǎo)管(5)中，當(dāng)溶液完全浸沒(méi)內(nèi)部經(jīng)過(guò)特殊處理的多模光纖(4)時(shí)，停止注射過(guò)程并靜置一段時(shí)間。寬帶光源(1)發(fā)出的光通過(guò)輸入光纖(2)和搭建好的單模-多模-單模型光纖結(jié)構(gòu)，不同濃度的蔗糖溶液使得經(jīng)過(guò)單模-多模-單模型光纖結(jié)構(gòu)后的透射光發(fā)生變化，經(jīng)輸出光纖(6)入射到光譜儀上就可以讀出不同濃度被測(cè)蔗糖對(duì)應(yīng)的峰值波波長(zhǎng)值。等待光譜儀圖像穩(wěn)定，進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。
[0014]4.一次測(cè)試完畢后，用異丙醇從塑料導(dǎo)管注入，清洗內(nèi)部單模-多模-單模型光纖結(jié)構(gòu)，將被測(cè)蔗糖溶液洗滌出去，異丙醇自身易揮發(fā)，等到光譜儀上衰減峰與步驟1所測(cè)得的清洗定標(biāo)譜線重合時(shí)，則可認(rèn)為已清洗完畢，即可進(jìn)行下次使用。
[0015]本實(shí)用新型所具有的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)為:
[0016]1.所有儀器材料都很普遍，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉；
[0017]2.蔗糖溶液濃度測(cè)定直接實(shí)時(shí)，且操作簡(jiǎn)單；
[0018]3.將單模-多模-單模型光纖封裝在塑料導(dǎo)管中能夠排除更多外界干擾因素，保證僅有蔗糖濃度這個(gè)外界參數(shù)對(duì)單模_多模_單模型光纖進(jìn)行作用，大大減小誤差，使得到的結(jié)果更加精確；
[0019]4.單模-多模-單模型光纖是由單模光纖與多模光纖搭建，并用HF腐蝕的方法對(duì)剝?nèi)ネ扛矊拥亩嗄２糠诌M(jìn)行腐蝕來(lái)提高其對(duì)外界折射率的敏感響應(yīng)，精確度高；
[0020]5.所有操作都沒(méi)涉及危險(xiǎn)藥品，安全可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖
[0023]圖3為本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理圖
【具體實(shí)施方式】
[0024]本實(shí)用新型適用的溫濕度條件為:室溫條件，0-90% RH。
[0025]如圖1所示，它是一種基于單模_多模_單模型光纖結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置。去掉涂覆層并且用40%濃度的HF溶液腐蝕5分鐘以后的3.5cm長(zhǎng)多模光纖(4)分別與輸入單模光纖(2)和輸出單模光纖(6)進(jìn)行熔接。周圍由直徑2cm的塑料導(dǎo)管(5)包裹，兩端再用橡膠塞(7)封閉塑料導(dǎo)管(5)，輸入單模光纖(2)與輸出單模光纖￠)穿過(guò)橡膠塞(7)并固定其中。橡膠塞(7)的截面一上一下邊緣各有一個(gè)細(xì)小的導(dǎo)液管，分別為輸入導(dǎo)液管(3)和輸出導(dǎo)液管(8)，用于引入溶液和引出溶液。
[0026]如圖2所示，這是在實(shí)驗(yàn)室得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。圖2表示不同濃度的蔗糖溶液下的透射光譜，隨著純度增大，波長(zhǎng)明顯向長(zhǎng)波方向漂移，因此本實(shí)用新型中采用衰減峰峰值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)作為檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。
[0027]圖3表示單模_多模_單模型光纖衰減峰峰值波長(zhǎng)與樣品的蔗糖溶液濃度的變化關(guān)系。在被測(cè)蔗糖溶液中，透射光衰減峰峰值波長(zhǎng)與樣品折射率呈良好線性，線性度R為
0.9994。當(dāng)蔗糖溶液純度從0%變化到100%，得到14.61nm的波長(zhǎng)漂移。蔗糖溶液每1%的濃度變化，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)漂移0.1461nm，而光譜儀一般分辨率可以做到至少0.05nm，因此光譜儀完全可以檢測(cè)出蔗糖濃度1 %的變化。說(shuō)明對(duì)樣品濃度測(cè)量和計(jì)算值誤差相對(duì)較小，保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性和可靠性。
[0028]本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚地知道，根據(jù)本實(shí)用新型的方法，可以對(duì)其他濃度蔗糖溶液進(jìn)行檢測(cè)，寬帶光源、單模_多模_單模型光纖、封裝殼可以進(jìn)行新波長(zhǎng)的統(tǒng)一搭配，裝置結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于以上實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于單模-多模-單模型光纖結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置，該裝置主要包括:寬帶光源(I)、輸入單模光纖(2)、輸入導(dǎo)液管(3)、多模光纖(4)、塑料導(dǎo)管(5)、輸出單模光纖(6)、橡膠塞(7)、輸出導(dǎo)液管(8)，光譜儀(9)，其中，多模光纖(4)分別與輸入單模光纖(2)與輸出單模光纖(6)搭建熔接形成了單模-多模-單模型光纖結(jié)構(gòu)，由寬帶光源(I)發(fā)出的光，經(jīng)輸入單模光纖(2)耦合多模光纖(4)后經(jīng)輸出單模光纖(6)傳輸后在光譜儀(9)上可觀察到干涉頻譜，待測(cè)蔗糖溶液經(jīng)輸入導(dǎo)液管(3)進(jìn)入被塑料導(dǎo)管(5)和橡膠塞(7)封裝的多模光纖(4)，當(dāng)溶液濃度不同時(shí)，導(dǎo)致多模光纖(4)外界折射率的改變，引起干涉峰值的偏移，通過(guò)監(jiān)測(cè)干涉峰值的偏移量，達(dá)到測(cè)定蔗糖溶液的目的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單模-多模-單模型光纖結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置，塑料導(dǎo)管(5)的兩端塞有橡膠塞(7)，起到封閉導(dǎo)管和固定光纖的作用，橡膠塞(7)截面一上一下邊緣各有一個(gè)細(xì)小的導(dǎo)液管，分別為輸入導(dǎo)液管(3)和輸出導(dǎo)液管(8)，用于弓I入溶液和弓I出溶液。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單模-多模-單模型光纖結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置，其特征是:所述的多模光纖的包層直徑為125 μ m，內(nèi)芯直徑為105 μ m，長(zhǎng)度為3.5cm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單模-多模-單模型光纖結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置，其特征是:所述的塑料導(dǎo)管直徑2cm，與橡膠塞組合，起到較好的封裝作用，提供基于單模-多模-單模型光纖與被測(cè)蔗糖溶液接觸的封閉空間，能排除更多外界干擾因素。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于單模-多模-單模型光纖結(jié)構(gòu)測(cè)定蔗糖溶液濃度的裝置，由輸入單模光纖、輸入導(dǎo)液管、多模光纖、塑料導(dǎo)管、輸出單模光纖、橡膠塞、輸出導(dǎo)液管構(gòu)成。其中，多模光纖分別與輸入單模光纖與輸出單模光纖搭建熔接形成了單模-多模-單模型光纖結(jié)構(gòu)。塑料導(dǎo)管與橡膠塞組合，具有較好的封裝效果，提供單模-多模-單模型光纖與被測(cè)蔗糖溶液接觸的密閉空間，能排除更多外界干擾因素。用HF腐蝕對(duì)剝?nèi)ネ扛矊拥亩嗄９饫w部分進(jìn)行腐蝕以提高其對(duì)外界折射率的敏感響應(yīng)，精確度高。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、靈敏度高、安全可靠、直接實(shí)時(shí)、可重復(fù)利用等諸多優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01N21/25
【公開號(hào)】CN204924915
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520276399
【發(fā)明人】鄭紫珊, 胡杰, 郎婷婷, 俞文杰
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日