專利名稱：一種生化及醫(yī)用空芯布拉格光纖測(cè)量分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空芯布拉格光纖測(cè)量分析系統(tǒng)，具體地涉及一種可應(yīng)用于生 化醫(yī)用領(lǐng)域中流體組分及濃度測(cè)量的空芯布拉格光纖測(cè)量分析系統(tǒng)。 肖景技術(shù)布拉格光纖是一種新型的光子帶隙光纖，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是光纖的纖芯為空氣， 包層為折射率周期性變化的介質(zhì)膜，通過(guò)多層介質(zhì)膜的布拉格衍射作用把光局 限在中間的空氣纖芯內(nèi)傳輸。不同的設(shè)計(jì)具有不同的帶隙，因此具有不同的傳 輸光譜，所以這類光纖能夠傳導(dǎo)紫外到紅外的光譜，因此這類光纖非常適合于 光纖傳感。在生物、化學(xué)及醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)，經(jīng)常需要對(duì)流動(dòng)物質(zhì)的組分及其濃度進(jìn)行測(cè) 量，由于流體中物質(zhì)組分及其濃度可能會(huì)不斷變化，對(duì)其取樣測(cè)量不僅工作量 大，操作繁瑣，而且采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)得到，測(cè)量結(jié)果也不準(zhǔn)確。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是解決流體組分及濃度測(cè)量的技術(shù)難題，提供一種能實(shí)時(shí)測(cè)量 流體組分及濃度的生化及醫(yī)用空芯布拉格光纖測(cè)量分析系統(tǒng)。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的， 一種生化及醫(yī)用空芯布拉格光 纖測(cè)量分析系統(tǒng)，包括寬帶光源、測(cè)量裝置、光譜分析儀和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)， 寬帶光源發(fā)出連續(xù)電磁波經(jīng)被測(cè)物質(zhì)透射后由光譜分析儀接收，再由計(jì)算機(jī)處 理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，所述測(cè)量裝置為光纖傳感測(cè)量裝置，所述光纖傳 感測(cè)量裝置由空芯布拉格光纖、單模光纖、雙包層光纖、流體輸入管連接件和 流體輸出管連接件，布拉格光纖安裝管、單模光纖安裝管、雙包層光纖安裝管組成，單模光纖安裝管、空芯布拉格光纖安裝管、雙包層光纖安裝管依次同軸 設(shè)置，并相互連通，流體輸入管連接件連接單模光纖安裝管和空芯布拉格光纖 安裝管，流體輸出管連接空芯布拉格光纖安裝管和雙包層光纖安裝管，空芯布 拉格光纖、單模光纖、雙包層光纖分別固定于布拉格光纖安裝管、單模光纖安 裝管、雙包層光纖安裝管中，寬帶光源發(fā)出的連續(xù)電磁波通過(guò)單模光纖接入空 芯布拉格光纖，再由雙包層光纖接出并由光譜儀分析儀接收，最后由計(jì)算機(jī)處 理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。所述單模光纖的直徑小于空芯布拉格光纖空芯部 分直徑，所述雙包層光纖的內(nèi)包層直徑大于空芯布拉格光纖空芯部分的直徑。 所述光纖傳感測(cè)量裝置可固定于保護(hù)殼體中，保護(hù)殼體可選用不銹鋼或陶瓷材 料。本發(fā)明中，所述寬帶光源為能發(fā)射連續(xù)紅外，可見及紫外電磁波的光源， 光路由寬帶光源發(fā)出，經(jīng)布單模光纖傳導(dǎo)到空芯布拉格光纖內(nèi)，在布拉格光纖 空芯內(nèi)傳導(dǎo)光與流體交疊，由雙包層光纖輸出到光譜分析儀，光譜分析儀從透 過(guò)的光譜分析出物質(zhì)的吸收譜或發(fā)射譜，來(lái)分析流體的物質(zhì)組分和濃度。設(shè)計(jì) 中，在光輸入一端選擇小芯徑的單模光纖，布拉格光纖的空芯直徑大于單模光 纖的直徑，在光輸出一端，采用雙包層光纖，其內(nèi)包層直徑大于布拉格光纖的 空芯直徑，這樣設(shè)計(jì)可以降低光在耦合過(guò)程中的損耗，同時(shí)可以有效的增加光 纖端面與光纖端面的距離，有利于流體快速的進(jìn)入和流出布拉格光纖。本發(fā)明的有益效果是整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，能實(shí)時(shí)測(cè)量到 流體的組分和濃度數(shù)據(jù)；該系統(tǒng)中光纖傳導(dǎo)的光集中在空氣纖芯內(nèi)，待測(cè)的流 體物質(zhì)流經(jīng)纖芯，光和流體重疊面積大，作用距離長(zhǎng)，作用充分，使得透過(guò)光 譜的數(shù)據(jù)易于測(cè)量；布拉格光纖的中心氣孔較大，便于清洗附著在氣孔內(nèi)壁的附著物，重復(fù)測(cè)量不同流體時(shí)清洗和使用方便；布拉格光纖的傳輸波段覆蓋紫 外到紅外，因?yàn)榧t外是大量物質(zhì)的指紋區(qū)，所以該系統(tǒng)應(yīng)用普及范圍較廣。


圖l，本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2，光纖傳感測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)圖。圖中，l光纖傳感測(cè)量裝置、2布拉格光纖、3單模光纖、4雙包層光纖、5 流體輸入管連接件、6流體輸出管連接件、7布拉格光纖安裝管、8單模光纖光 纖安裝管、9雙包層光纖安裝管、IO保護(hù)殼體、ll寬帶光源、12光譜分析儀、 13計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)、14流體輸出管、15流體輸出管。
具體實(shí)施方式
一種生化及醫(yī)用空芯布拉格光纖測(cè)量分析系統(tǒng)，包括寬帶光源11、光纖傳 感測(cè)量裝置1、光譜分析儀12和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)13，寬帶光源11發(fā)出連續(xù)波 經(jīng)被測(cè)物質(zhì)透射后由光譜分析儀12和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)13進(jìn)行測(cè)量分析，所述 光纖傳感測(cè)量裝置1由空芯布拉格光纖2、單模光纖3、雙包層光纖4、流體輸 入管連接件5和流體輸出管連接件6，布拉格光纖安裝管7、單模光纖安裝管8、 雙包層光纖安裝管9組成，單模光纖安裝管7、空芯布拉格光纖安裝管8、雙包 層光纖安裝管9依次同軸設(shè)置，并相互連通，流體輸入管連接件5連接單模光 纖安裝管8和空芯布拉格光纖安裝管7，流體輸出管連接件6連接空芯布拉格光 纖安裝管7和雙包層光纖安裝管9,空芯布拉格光纖2、單模光纖3、雙包層光 纖4分別固定于布拉格光纖安裝管7、單模光纖安裝管8、雙包層光纖安裝管9 中，寬帶光源11發(fā)出的連續(xù)電磁波通過(guò)單模光纖3接入空芯布拉格光纖2，再 由雙包層光纖4接出并由光譜儀分析儀12接收，最后由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)13迸行數(shù)據(jù)處理和分析。所述光纖傳感測(cè)量裝置1可固定于保護(hù)殼體10中，保護(hù)殼 體10可選用不銹鋼或陶瓷材料。所述單模光纖3的直徑為0. 125mm，空芯布拉 格光纖2空芯部分直徑為0. 2 im，雙包層光纖4的內(nèi)包層直徑為0. 3 mm 。
權(quán)利要求
1、一種生化及醫(yī)用空芯布拉格光纖測(cè)量分析系統(tǒng)，包括寬帶光源、測(cè)量裝置、光譜分析儀和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，寬帶光源發(fā)出連續(xù)電磁波經(jīng)被測(cè)物質(zhì)透射后由光譜分析儀接收，再由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，其特征在于所述測(cè)量裝置為光纖傳感測(cè)量裝置(1)，光纖傳感測(cè)量裝置(1)由空芯布拉格光纖(2)、單模光纖(3)、雙包層光纖(4)、流體輸入管連接件(5)和流體輸出管連接件(6)，布拉格光纖安裝管(7)、單模光纖安裝管(8)、雙包層光纖安裝管(9)組成，單模光纖安裝管(8)、空芯布拉格光纖安裝管(7)、雙包層光纖安裝管(9)依次同軸設(shè)置，并相互連通，流體輸入管連接件(5)連接單模光纖安裝管(8)和布拉格光纖安裝管(7)，流體輸出管(6)連接空芯布拉格光纖安裝管(7)和雙包層光纖安裝管(9)，空芯布拉格光纖(2)、單模光纖(3)、雙包層光纖(4)分別固定于布拉格光纖安裝管(7)、單模光纖安裝管(8)、雙包層光纖安裝管(9)內(nèi)，寬帶光源發(fā)出的連續(xù)波通過(guò)單模光纖(3)接入空芯布拉格光纖(2)，再由雙包層光纖(4)接出并由光譜儀分析儀接收，最后由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生化及醫(yī)用空芯布拉格光纖測(cè)量分析系統(tǒng)， 其特征在于所述單模光纖(3)的直徑小于空芯布拉格光纖(2)空芯部分直 徑，所述雙包層光纖(4)的內(nèi)包層直徑大于空芯布拉格光纖(2)空芯部分的 直徑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生化及醫(yī)用空芯布拉格光纖測(cè)量分析系統(tǒng)， 其特征在于所述光纖傳感測(cè)量裝置(1)可固定于保護(hù)殼體(10)中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種生化及醫(yī)用空芯布拉格光纖測(cè)量分析系統(tǒng)， 其特征在于所述保護(hù)殼體(10)可選用不銹鋼或陶瓷材料。
全文摘要
一種生化及醫(yī)用空芯布拉格光纖測(cè)量分析系統(tǒng)，解決流體樣品的實(shí)時(shí)測(cè)量技術(shù)問(wèn)題，該裝置包括寬帶光源、光纖傳感測(cè)量裝置、光譜分析儀和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，光纖傳感測(cè)量裝置由空芯布拉格光纖、單模光纖、雙包層光纖、流體輸入管連接件和流體輸出管連接件，布拉格光纖安裝管、單模光纖安裝管、雙包層光纖安裝管組成，寬帶光源發(fā)出的連續(xù)波通過(guò)單模光纖接入空芯布拉格光纖，再由雙包層光纖接出并由光譜儀分析儀接收，最后由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，能實(shí)時(shí)測(cè)量到流體的組分和濃度數(shù)據(jù)，清洗和使用方便，應(yīng)用普及范圍廣。
文檔編號(hào)G01N33/50GK101251534SQ20081006510
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月2日
發(fā)明者敏 張, 邢鳳飛, 郭春雨, 閆培光, 阮雙琛 申請(qǐng)人:深圳大學(xué);閆培光;阮雙琛;張 敏;郭春雨;邢鳳飛