一种荧光法光纤传感仪器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种荧光法光纤传感仪器，包括激发光源、耦合透镜、光纤耦合器、荧光感应材料、光电探测器，所述激发光源发出的光通过所述耦合透镜耦合到所述光纤耦合器的输入端，所述荧光感应材料直接设置在所述光纤耦合器的第一输出端面上，所述光纤耦合器第一输出端面输出的光照射到所述荧光感应材料上，发出的荧光在所述光纤耦合器的第二输出端输出，并由所述光电探测器接收，通过测定所接收到的荧光的强弱可以检测作用于所述荧光感应材料上的物质的浓度等物理或化学参数。所述光纤耦合器的第一输出端面可以是平面的、或斜面的、或弧形的、或其他形状。
【专利说明】一种荧光法光纤传感仪器
【技术领域】
[0001]本发明属于光电传感领域，特别是一种利用不同物质对荧光光谱的影响效应，和采用光纤作为光信号媒介来实现对物质的物理或化学性能探测的荧光法光纤传感仪器。
[0002]
【背景技术】
[0003]荧光法传感原理是把能发荧光的分子与一个能够识别某一个检测参数的分子通过化学方法连接到一起形成用于传感的荧光感应材料。通常将荧光感应材料涂在一个透明材料上，用一个具有一定带宽的光源透过透明材料去激发荧光感应材料使其产生一定的荧光，当被检测物存在于被检测的样品时，通过被检测物与识别分子相互作用，引起荧光的淬灭或增强。荧光强度就与被测物质的浓度有关。通过测定荧光强度就能够算出被测物质的含量。由于现代光纤技术的发展，使得光在光纤中的传输的损耗大大降低，因此，米用光纤来传输传感光信号可以实现远距离的传感检测。另外，光纤还有体积小，重量轻，光信号不受电磁干扰，耐腐蚀和高温等优点，因此，特别适用于窄小空间和恶劣环境中的传感检测。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，采用一种光纤耦合器并将荧光感应材料直接设置在光纤耦合器的一个输出端光纤的表面上，使得传感仪器的结构简单，传感头的尺寸小，特别适用于窄小空间的传感检测。将所述光纤耦合器的输出端面设置成平面、或斜面、或弧形、或其他形状用以改变荧光感应材料的感光面积以及激发光的传输特性和从荧光感应材料产生的荧光在光纤耦合器中的传输特性，从而提高传感仪器的性能。由于光纤的低损耗特点，可以实现远距离的传感检测。
[0005]本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的:
一种荧光法光纤传感仪器，包括激发光源、耦合透镜、光纤耦合器、荧光感应材料、光电探测器，所述激发光源发出的光通过所述耦合透镜耦合到所述光纤耦合器的输入端，所述荧光感应材料直接设置在所述光纤耦合器的第一输出端面上，所述光纤耦合器第一输出端输出的光照射到所述荧光感应材料上，发出的荧光在所述光纤耦合器的第二输出端输出，并由所述光电探测器接收，通过测定所接收到的荧光的强弱可以检测作用于所述荧光感应材料上的物质的浓度等物理或化学参数。所述光纤耦合器的第一输出端面可以是平面的、或斜面的、或圆面的、或其他形状。
[0006]而且，激发光源是一种宽带的LED光源或窄带的激光光源。
[0007]而且，所述激发光源的中心波长比荧光感应材料所发出的荧光波长短。
[0008]而且，所述光纤耦合器可以是单模光纤耦合器或多模光纤耦合器，并具有三个端口，包括一个输入端口，两个输出端口。
[0009]而且,所述突光感应材料直接设置在所述光纤稱合器的第一输出端的光纤端面上。
[0010]而且，所述光电探测器与所述荧光感应材料发出的荧光光谱具有基本相同的光谱范围。
[0011]本发明的优点和有益效果为:
1.采用一种光纤耦合器并将荧光感应材料直接设置在光纤耦合器的一个输出端面上，使得传感仪器的结构简单，传感头的尺寸小，特别适用于窄小空间的传感检测。
[0012]2.本荧光法光纤传感仪器，结构简洁，尺寸小，设计合理，成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为光纤耦合器的示意图；
图2为本发明的不意图；
图3为光纤耦合器的一个输出端面的三种不同形状；
图4为激发光源的输出光谱示意图；
图5为荧光感应材料所发出的荧光光谱示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步详细说明，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0015]图1为光纤f禹合器的不意图。光纤f禹合器100有三个端口，输入端口 10,输出端口 14，和输出端口 12.在本发明的应用中，激发荧光的激发光源所发出的光耦合到输入端口 10，而荧光感光材料产生的光由输出端口 14输入，并由输出端口 12输出。根据需要，光纤率禹合器100可以米用多模或单模光纤f禹合器。由于突光有很大的带宽，由输出端口 14输入的一部分突光也会f禹合到输入端的光纤中并由输入端口 12输出，并反馈到激发光源，这部分荧光有可能会影响激发光源的工作。通常采用一个隔离器或一个短波通滤波器放置在激发光源和光纤耦合器之间来解决这个问题。
[0016]图2为本发明的一个示意图，激发光源2发出的光束4由耦合透镜6聚焦后的光束8 f禹合到光纤f禹合器100的输入端口 10中，并在光纤f禹合器100的输出端口 14输出后，照射到直接设置在输出端口 14表面的荧光感应材料16上，使其产生荧光，荧光感应材料16产生的荧光是一种发散的光，其部分反射荧光被光纤耦合器100的输出端口 14接收，并由端口 12输出后被光电探测器20接收。通过测定所接收到的荧光的强弱可以检测作用于所述荧光感应材料上的物质的浓度等物理或化学参数。
[0017]由于突光感应材料16直接设置在输出端口 14的表面，只需要覆盖光纤的输出端面，因此，传感头的尺寸很小。从端口 12发出的荧光光束是一种发散的光，因此，光电探测器20的接收面积以及光电探测器20与端口 12的距离都会影响光电探测器20接收到的荧光强度。因此，应尽量将光电探测器20放置在紧靠端口 12的位置，并且选择接收面积比较大的光电探测器，有利于增强接收到的荧光强度。由于光纤耦合器100的输出端口 14表面的不同形状会影响荧光感应材料覆盖在光纤输出端面上面积，以及从输出端口 14输出的激发光的输出特性和荧光在光纤耦合器100中的传输特性，从而，影响传感仪器的性能。因此，根据不同的应用，可以通过将输出端口 14设置成不同的表面形状，以提高传感仪器的性能。图3显示了三种常见的光纤端面的形状，包括平面，斜面和弧形表面。也可以根据需要，设置成其他形状。
[0018]图4是一个中心波长为λ p，光谱的半宽度为Λ λρ的激发光源2的光谱示意图.通常激发光源可以采用宽带LED光源或激光器光源。LED的输出光谱比半导体激光器的输出光谱要宽得多，光谱的半宽度Λ λ 5可从几纳米到几十纳米，输出的发散角也很大，必须要用耦合透镜才能有效地将激发光源的光束耦合到光纤中。而激光器光源的光谱的半宽度Λ λ ρ要窄得多。图5是采用荧光法传感仪器中的荧光光谱示意图.对于不同的荧光感应材料，荧光光谱的半宽度Λ Af为几十到几百纳米，中心波长要比用于激发荧光的光源的中心波长λp长几十到几百纳米。
[0019]本发明的创新点在于:采用一种光纤耦合器并将荧光感应材料直接设置在光纤耦合器的一个输出端面上，使得传感仪器的结构简单，传感头的尺寸小，特别适用于窄小空间的传感检测。
【权利要求】
1.一种荧光法光纤传感仪器，包括激发光源、耦合透镜、光纤耦合器、荧光感应材料、光电探测器，所述激发光源发出的光通过所述耦合透镜耦合到所述光纤耦合器的输入端，所述荧光感应材料直接设置在所述光纤耦合器的第一输出端面上，所述光纤耦合器第一输出端输出的光照射到所述荧光感应材料上，发出的荧光在所述光纤耦合器的第二输出端输出，并由所述光电探测器接收，通过测定所接收到的荧光的强弱可以检测作用于所述荧光感应材料上的物质的浓度等物理或化学参数，所述光纤耦合器的第一输出端面可以是平面的、或斜面的、或圆面的、或其他形状。
2.根据权利I所述的一种荧光法光纤传感仪器，其特征在于:激发光源是一种宽带的LED光源或窄带的激光光源。
3.根据权利I所述的一种突光法光纤传感仪器，其特征在于:所述激发光源的中心波长比荧光感应材料所发出的荧光波长短。
4.根据权利I所述的一种荧光法光纤传感仪器，其特征在于:所述光纤耦合器可以是单模光纤稱合器或多模光纤稱合器，并具有三个端口，包括一个输入端口，两个输出端口。
5.根据权利I所述的一种突光法光纤传感仪器，其特征在于:所述突光感应材料直接设置在所述光纤耦合器的第一输出端的光纤端面上。
6.根据权利I所述的一种荧光法光纤传感仪器，其特征在于:所述光电探测器与所述荧光感应材料发出的荧光光谱具有基本相同的光谱范围。
【文档编号】G01N21/64GK104251848SQ201310266522
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】高培良 申请人:天津奇谱光电技术有限公司