专利名称：一种检测液体透明度的光纤探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测液体透明度的光电检测装置，尤其是能非接触地检测小直径透明软管内透明液体透明度的光纤探头。
背景技术：
目前，公知的液体透明度的检测，通常使用内置放大器的小型光电传感器或对射式光纤，直接将其浸入液体中，根据液体的透光度变化来识别。对于直径较大的透明容器或透明管道中的透明液体，也可采用外部安装光电传感器或光纤探头的方法检测其透明度。
在生物工程和医疗行业，如血液处理和细胞分离的作业中，大量使用一次性透明软管输送透明液体，输送过程中需要对软管中透明液体的透明度变化进行在线检测，以保证清洗分离效果。我们曾试图直接使用市售的小型光电传感器或光纤探头，采用直接外部安装的方式进行检测。但由于透明软管的外径一般较小，穿越软管内被测液体的光路较短，使得被测液体的透射对比度较小，检测中易受周围环境光干扰，难以对高透明液体透明度的细微变化进行检测；由于透明软管极易变形，难以方便准确的安装定位，光路不宜校准，不能保障稳定可靠的进行检测。
发明内容
为了克服现有检测方法的不足，本实用新型提供了一种光纤探头，该光纤探头将光纤、透明软管卡槽和软管遮光压板集成在一起，只需将软管简单的卡装，即可在较强周围环境光的条件下，精确识别透射对比度的细微变化。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该光纤探头由一对光纤、带有软管卡槽的探头座、以及活动的遮光压板构成，光纤端头封装或固定在探头座中软管卡槽的两侧，遮光压板卡装或铰接在探头座上。遮光压板与探头座闭合时，使装入软管卡槽中的透明软管的管壁与光纤端头紧密接触。由光纤放大器的光源发出的发射光，经发光光纤传输到发光光纤头，穿过软管管壁，进入软管中的被测液体；发射光穿过被测液体后，再次穿过另一侧软管管壁，由受光光纤头接收，经受光光纤传输到光纤放大器的接收器。
为了提高了检测准确度，需尽可能增大被测液体透射对比度，在探头的结构设计时，设法延长被测液体的透射光路，则是最为有效的方法。据此，该光纤探头的遮光压板与探头座中软管卡槽构成的软管卡装孔的截面，可由简单的圆形变为扁圆形或椭圆形，当遮光压板压下时可使装入软管卡槽中的透明软管随其变形。实际测量表明当透明软管截面变为扁圆形后的高度分别为圆形截面直径的0.5、0.6、0.7和0.8倍时，相应的宽度分别为圆形截面直径的1.29、1.23、1.17和1.11倍，即透明软管截面变为扁圆形相对于圆形截面的透射光路延长了11～29％，透射对比度可增大约20～70％；当相同直径的透明软管截面变为椭圆形后，相对于圆形截面的透射光路延长的更长，透射对比度增大的更多。在该光纤探头中，光纤端头封装在探头座软管卡槽的两侧，两光纤端头光束中心线同在一条直线上，光束中心线与软管卡槽的纵向中心面垂直且与软管卡槽的半高水平面共面，也即与透明软管的纵向轴线垂直且与透明软管的水平中心面共面。这样的探头光路设计，使得穿过被测液体的光路最长且接收到的有效透射光最强，有利于增大被测液体的对比度，提高检测准确度。
为了提高该光纤探头抵抗周围环境光干扰的能力，可在遮光压板与探头座的两侧增设遮光凸台，当遮光压板压下时，与探头座两侧的遮光凸台构成一个完整的遮光圈。遮光圈孔的截面可与软管卡槽的截面相同，也可与软管的截面相同。这样设计的探头结构，使得检测光路轴线两侧的透明软管与遮光圈紧密接触，照射到软管外表面的环境光不易直接射入受光光纤头。这样可有效的减弱环境光的干扰，受光光纤头主要接受穿越被侧液体的透射光。实际测试表明为保障在日光非直射的条件下正常工作，适宜的遮光圈长度为透明软管直径的1.5～4.0倍。
在该光纤探头中，光纤端头封装在探头座软管卡槽的两侧，保证了光纤端头与软管的相对位置不变。为方便操作，活动的遮光压板上可带有锁扣和铰链，并通过铰链与探头座连接在一起。压下的遮光压板，通过锁扣与探头座拉紧，可使装入软管卡槽中的透明软管局部变形，两侧软管壁与光纤端头紧密接触，可阻止测试区的透明软管摆动或沿轴线移动；打开锁扣，拉起遮光压板，即可方便的安装与更换软管。上述措施保证了光纤头的定位精度，有利于提高测量准确性，又使原来软管固定时所需得精密光路安装，变为光路固定下只需简单的软管卡装。
该光纤探头的遮光压板和探头座可以选用不透明的工程塑料、工程陶瓷、铝合金或其他金属材料来制作，光纤可以选用带护套的塑料光纤、玻璃光纤或石英玻璃光纤。在工作温度较高(≤480℃)且有冲击的场合，一般选用不透明的工程陶瓷、铝合金或其他金属材料来制作遮光压板和探头座，光纤可以选用带不锈钢护套的玻璃光纤或石英玻璃光纤。在一般工作温度变化不大(≤70℃)、无冲击且要求光纤易弯曲的场合，选用不透明的工程塑料来制作遮光压板和探头座，光纤可以选用带塑料护套的塑料光纤，则是性能价格比最佳的方案。根据不同的应用场合，封装或固定在探头座中的光纤端头还可带有光纤防护套、防护镜头、聚焦镜头、滤光片或遮光罩等。
本实用新型的有益效果是，有效提高了透射对比度，减弱了环境光的干扰，保障了检测准确度和可靠性，并且结构简单，使用方便，配合选取适当光源的各种光纤放大器，不仅能有效识别不同颜色高透明度液体的透射对比度，而且能有效识别同一色系或无色透明液体的透射对比度变化，特别适用于透明软管外径较小的场合。该光纤探头不仅可用于液体洁净度的检测，还可用于液体浊度、色差、断流或液位的检测。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
图1是本实用新型的结构示意与光路原理图。
图2是光纤探头第一实施例的纵剖面构造图。
图3是光纤探头第一实施例的立面图。
图4是光纤探头第一实施例的侧面图。
图5是光纤探头第二实施例的纵剖面构造图。
图6是图5的I-I剖视图。
图7是图5的II-II剖视图。
图8是光纤探头第二实施例的立面图。
图9是光纤探头第二实施例的侧面图。
图中1.锁扣，2.发光光纤头，3.透明软管，4.遮光压板，5.被测液体，6.受光光纤头，7.铰链，8.探头座，9.受光光纤，10.软管卡槽，11.发光光纤，12.安装孔，13.遮光凸台，14.光纤放大器。
具体实施方式
在图1中，光纤端头(2)(6)封装在探头座(8)中软管卡槽(10)的两侧，遮光压板(4)使装入探头座(8)中软管卡槽(10)内的透明软管(3)的两侧管壁与光纤头(2)(6)紧密接触。由光纤放大器(14)的光源发出的发射光，经发光光纤(11)传输到发光光纤头(2)，穿过软管(3)的管壁，进入被测液体(5)；发射光穿过被测液体(5)后，再次穿过软管(3)另一侧的管壁，由受光光纤头(6)接收，经受光光纤(9)传输到光纤放大器(14)的接收器。
在图2所示实施例中，该光纤探头由带有防护镜头(2)(6)的光纤(9)(11)、带有软管卡槽(10)的探头座(8)、以及带有锁扣(1)的遮光压板(4)构成，遮光压板(4)和探头座(8)用不透明的灰色工程塑料ABS制作，光纤(9)(11)为带塑料护套的塑料光纤。光纤防护镜头(2)(6)封装在探头座(8)中软管卡槽(10)的两侧，遮光压板(4)通过两端锁扣(1)卡装在探头座(8)的上方。遮光压板(4)与探头座(8)中软管卡槽(10)构成一个椭圆柱形的软管卡装孔，并使装入软管卡槽(10)中的透明软管(3)截面局部变形为椭圆形，软管(3)截面长轴方向的两侧管壁与光纤防护镜头(2)(6)紧密接触。本例中的光纤探头，其探头座(8)的宽度为透明软管直径的4.0倍，软管卡槽(10)截面椭圆形的短轴为透明软管直径的0.7倍，长轴为透明软管直径的1.26倍。
在图5所示另一个实施例中，该光纤探头由带有防护头(2)(6)的光纤(9)(11)、带有软管卡槽(10)和遮光凸台(13)的探头座(8)、以及带有锁扣(1)和铰链(7)的遮光压板(4)构成，遮光压板(4)和探头座(8)用铝合金制作，光纤(9)(11)为带不锈钢护套的玻璃光纤。光纤防护头(2)(6)封装在探头座(8)中软管卡槽(10)的两侧，遮光压板(4)由铰链(7)铰接在探头座(8)上方的一端。遮光压板(4)另一端压下时，锁扣(1)与探头座(8)拉紧锁住，遮光压板(4)两侧与探头座(8)上的遮光凸台(13)构成一个完整的圆筒形软管遮光圈。遮光压板(4)与探头座(8)中软管卡槽(10)构成一个中央为扁圆柱形而两端渐变为圆柱形的软管卡装孔，并使装入软管卡槽(10)中的透明软管(3)截面局部变形为扁圆形，软管(3)截面长轴方向的两侧管壁与光纤头(2)(6)紧密接触。本例中的光纤探头，其遮光圈总长度为透明软管直径的3.0倍，软管卡槽(10)截面扁圆形的高度为透明软管直径的0.8倍，宽度为透明软管直径的1.11倍。
权利要求1，一种检测液体透明度的光纤探头，发光光纤(11)和受光光纤(9)的一端固定在输送被测液体(5)的透明软管(3)的外面，光纤的另一端与光纤放大器(14)的光纤插孔相连，其特征是集光纤端头(2)(6)、软管卡槽(10)和遮光压板(4)为一体的的探头座(8)，光纤端头(2)(6)封装或固定在探头座(8)中软管卡槽(10)的两侧，遮光压板(4)卡装或铰接在探头座(8)上。
2，根据权利要求1所述的光纤探头，其特征是遮光压板(4)与探头座(8)中软管卡槽(10)构成的软管卡装孔可具有圆形、扁圆形或椭圆形的截面，光纤端头(2)(6)可沿该截面的直径或长轴方向封装或固定。
3，根据权利要求1所述的光纤探头，其特征是遮光压板(4)两侧与探头座(8)两侧可带有能构成一个完整的圆筒形、扁圆柱形或椭圆柱形遮光圈的遮光凸台(13)。
4，根据权利要求1所述的光纤探头，其特征是遮光压板(4)可带有与探头座(8)活动连接的铰链，也可带有与探头座(8)拉紧的锁扣(1)。
专利摘要一种检测液体透明度的光纤探头，它包括一对光纤、带有软管卡槽的探头座、以及活动的遮光压板。光纤的一端封装或固定在探头座中软管卡槽的两侧，遮光压板卡装或铰接在探头座上，光纤的另一端与光纤放大器的光纤插孔相连。遮光压板与探头座闭合时，使装入软管卡槽中的透明软管的管壁与光纤端头紧密接触。该光纤探头将光纤、透明软管卡槽和遮光压板集成在一起，只需将透明软管简单的卡装，即可在较强周围环境光的条件下，在线非接触的检测透明软管内液体透明度的细微变化，可用于血液处理、细胞分离和水质检测等领域的液体洁净度的检测，也可用于液体浊度、色差、断流或液位的检测。
文档编号G01N21/59GK2625888SQ0325586
公开日2004年7月14日 申请日期2003年7月23日 优先权日2003年7月23日
发明者路建乡 申请人:路建乡