一種熒光法光纖傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熒光法光纖傳感器，包括LED光源、耦合透鏡、短波通濾光片、傳輸光纖、熒光感應(yīng)材料、光電探測器，所述LED光源發(fā)出的光通過所述耦合透鏡耦合到所述傳輸光纖的輸入端，所述短波通濾光片放置在所述耦合透鏡和所述傳輸光纖之間，并與所述耦合透鏡的中心軸線成大約45度角，在所述傳輸光纖的輸出端輸出的光照射到所述熒光感應(yīng)材料上，發(fā)出的熒光被所述傳輸光纖的輸出端接收，并由該光纖的輸入端輸出后，被所述短波通濾光片反射，并由所述光電探測器接收，通過測定所接收到的熒光的強(qiáng)弱可以檢測作用于所述熒光感應(yīng)材料上的物質(zhì)的濃度等物理或化學(xué)參數(shù)。
【專利說明】一種熒光法光纖傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光電傳感領(lǐng)域，特別是一種利用不同物質(zhì)對熒光光譜的影響效應(yīng)，和采用光纖作為光信號媒介來實現(xiàn)對物質(zhì)的物理或化學(xué)性能探測的熒光法光纖傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]熒光法傳感原理是把能發(fā)熒光的分子與一個能夠識別某一個檢測參數(shù)的分子通過化學(xué)方法連接到一起形成用于傳感的熒光感應(yīng)材料。通常將熒光感應(yīng)材料涂在一個透明材料上，用一個具有一定帶寬的光源透過透明材料去激發(fā)熒光感應(yīng)材料使其產(chǎn)生一定的熒光，當(dāng)被檢測物存在于被檢測的樣品時，通過被檢測物與識別分子相互作用，引起熒光的淬滅或增強(qiáng)。熒光強(qiáng)度就與被測物質(zhì)的濃度有關(guān)。通過測定熒光強(qiáng)度就能夠算出被測物質(zhì)的含量。由于現(xiàn)代光纖技術(shù)的發(fā)展，使得光在光纖中的傳輸?shù)膿p耗大大降低，因此，米用光纖來傳輸傳感光信號可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳感檢測。另外，光纖還有體積小，重量輕，光信號不受電磁干擾，耐腐蝕和高溫等優(yōu)點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，成本低，采用單一傳輸光纖既作為光源又作為被激發(fā)的熒光的傳輸光纖，使得傳感器的結(jié)構(gòu)簡單并能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳感檢測。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種熒光法光纖傳感器，包括LED光源、稱合透鏡、短波通濾光片、傳輸光纖、突光感應(yīng)材料、光電探測器，所述LED光源發(fā)出的光通過所述耦合透鏡耦合到所述傳輸光纖的輸入端，所述短波通濾光片放置在所述耦合透鏡和所述傳輸光纖之間，并與所述耦合透鏡的中心軸線成大約45度角，在所述傳輸光纖的輸出端輸出的光照射到所述熒光感應(yīng)材料上，發(fā)出的熒光被所述傳輸光纖的輸出端接收，并由該光纖的輸入端輸出后，被所述短波通濾光片反射，并由所述光電探測器接收，通過測定所接收到的熒光的強(qiáng)弱可以檢測作用于所述熒光感應(yīng)材料上的物質(zhì)的濃度等物理或化學(xué)參數(shù)。
[0005]而且，所述LED光源的中心波長比熒光感應(yīng)材料所發(fā)出的熒光波長短。
[0006]而且，所述短波通濾光片對所述LED光源發(fā)出的光具有高透過率；所述短波通濾光片對所述熒光感應(yīng)材料發(fā)出的熒光具有高反射率。
[0007]而且，所述傳輸光纖的輸出端與所述熒光感應(yīng)材料的距離可以調(diào)節(jié)。
[0008]而且，所述光電探測器與所述熒光感應(yīng)材料發(fā)出的熒光光譜具有基本相同的光譜范圍。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為:1.本熒光法光纖傳感器采用單一傳輸光纖既作為光源又作為被激發(fā)的熒光的傳輸光纖，使得傳感器的結(jié)構(gòu)簡單并能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳感檢測。2.本熒光法光纖傳感器，結(jié)構(gòu)簡潔，尺寸小，設(shè)計合理，成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的示意圖；
圖2為LED光源的輸出光譜示意圖；
圖3為熒光感應(yīng)材料所發(fā)出的熒光光譜示意圖；
圖4為短波通濾光片的透射光譜示意圖。

【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0012]圖1為本發(fā)明的一個示意圖，LED光源2發(fā)出的光束4由耦合透鏡6聚焦，透過短波通濾波器10, f禹合到傳輸光纖14的端口 12中，并在傳輸光纖12的端口 16輸出后照射到熒光感應(yīng)材料18上，熒光感應(yīng)材料18產(chǎn)生的熒光是一種發(fā)散的光，其部分反射熒光被傳輸光纖12的端口 16接收，并由端口 12輸出，經(jīng)短波通濾波器10反射后被光電探測器22接收。由于從傳輸光纖14的端口 16輸出的光是一種發(fā)散光,其發(fā)散角取決于傳輸光纖14的數(shù)值孔徑等因素，因此，傳輸光纖14的端口 16與熒光感應(yīng)材料18的距離會影響到由端口16輸出的光照射到熒光感應(yīng)材料18的光束的光斑大小。同樣地，熒光感應(yīng)材料18產(chǎn)生的突光是一種發(fā)散的光，傳輸光纖14的端口 16與突光感應(yīng)材料18的距離也會影響到端口 16接收熒光信號的強(qiáng)度，所以，這個距離可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。一般地，將短波通濾波器10設(shè)置成與耦合透鏡6的軸線成大約45度角。從端口 12發(fā)出的熒光光束是一種發(fā)散的光，經(jīng)短波通濾波器10反射后，熒光光束20也是一種發(fā)散的光，因此，光電探測器22的接收面積以及光電探測器22與短波通濾波器10的距離都會影響光電探測器22接收到的熒光強(qiáng)度。因此，應(yīng)盡量將光電探測器22放置在緊靠短波通濾波器10的位置，并且選擇接收面積比較大的光電探測器，有利于增強(qiáng)接收到的熒光強(qiáng)度，通過檢測熒光強(qiáng)度可以
傳輸光纖14可以采用單模或多模光纖。圖2是一個中心波長為lp，光譜的半寬度為Dlp的LED光源2的光譜不意圖.一般,LED光源的輸出光譜比半導(dǎo)體激光器的輸出光譜要寬得多，光譜的半寬度Dlp可從幾納米到幾十納米，輸出的發(fā)散角也很大，必須要用耦合透鏡才能有效地將LED光源的光束耦合到光纖中。圖3是采用熒光法傳感器中的熒光光譜示意圖.對于不同的熒光感應(yīng)材料，熒光光譜的半寬度Dlf為幾十到幾百納米，中心波長If要比用于激發(fā)熒光的光源的中心波長Ip長幾十到幾百納米。圖4是短波通濾光片10的透射光譜示意圖。短波通濾光片10的功能就是要使得由光源2發(fā)出的光束8能夠全部透過，而使得由端口 12輸出的熒光光束能夠全部反射。
[0013]在實際應(yīng)用中，由于濾光片10本身的光學(xué)插入損耗，經(jīng)濾光片10透過的光和反射光都會有一些損耗。另外，濾光片10透射光譜本身從全透到全反射有一個波長的梯度，以及光源2的光譜寬度和熒光光譜的寬度，部分熒光可能會透過濾波片，部分光源2的光可能會被反射，這些是實際設(shè)計濾光片10時應(yīng)該考慮的幾個因素。
[0014]本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于:采用單一傳輸光纖既作為光源又作為被激發(fā)的熒光的傳輸光纖，使得傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，成本低。由于光纖的低損耗特點，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳感檢測。
【權(quán)利要求】
1.一種突光法光纖傳感器，包括LED光源、稱合透鏡、短波通濾光片、傳輸光纖、突光感應(yīng)材料、光電探測器，所述LED光源發(fā)出的光通過所述耦合透鏡耦合到所述傳輸光纖的輸入端，所述短波通濾光片放置在所述耦合透鏡和所述傳輸光纖之間，并與所述耦合透鏡的中心軸線成大約45度角，在所述傳輸光纖的輸出端輸出的光照射到所述突光感應(yīng)材料上，發(fā)出的熒光被所述傳輸光纖的輸出端接收，并由該光纖的輸入端輸出后，被所述短波通濾光片反射，并由所述光電探測器接收，通過測定所接收到的熒光的強(qiáng)弱可以檢測作用于所述熒光感應(yīng)材料上的物質(zhì)的濃度等物理或化學(xué)參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種突光法光纖傳感器，其特征在于:所述LED光源的中心波長比熒光感應(yīng)材料所發(fā)出的熒光波長短。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的一種熒光法光纖傳感器，其特征在于:所述短波通濾光片對所述LED光源發(fā)出的光具有高透過率；所述短波通濾光片對所述熒光感應(yīng)材料發(fā)出的熒光具有高反射率。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的一種突光法光纖傳感器，其特征在于:所述傳輸光纖的輸出端與所述熒光感應(yīng)材料的距離可以調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利I所述的一種突光法光纖傳感器，其特征在于:所述光電探測器與所述突光感應(yīng)材料發(fā)出的熒光光譜具有基本相同的光譜范圍。
【文檔編號】G01N21/64GK104236604SQ201310235362
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月14日
【發(fā)明者】高培良 申請人:天津奇譜光電技術(shù)有限公司