蘸粘式光纖液體分析技術(shù)研究.pdf

1、本課題提出了一種新型的光纖液體分析技術(shù)--蘸粘式光纖液體分析技術(shù)。該技術(shù)綜合利用了物理和表面化學(xué)、光纖傳感和數(shù)字圖像處理等技術(shù),通過控制光纖探頭垂直進(jìn)入和離開被測(cè)液體,在光纖探頭和被測(cè)液體之間形成一個(gè)非對(duì)稱的液橋,當(dāng)液橋破裂后在光纖探頭端會(huì)形成一個(gè)微小液滴。在探頭相對(duì)被測(cè)液體運(yùn)動(dòng)的過程中,能夠?qū)崿F(xiàn)液體的濃度、折射率、表面張力和粘度等多個(gè)物理、化學(xué)參量的同時(shí)測(cè)量,并能夠?qū)崟r(shí)、快速地實(shí)現(xiàn)對(duì)液橋的形變及破裂過程的監(jiān)測(cè)。蘸粘式光纖液體分析技術(shù)的

2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,信號(hào)重復(fù)性好,可實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量和監(jiān)測(cè)。
　　 本文圍繞蘸粘式光纖液體分析技術(shù)進(jìn)行了探索性研究,建立了蘸粘式光纖液體分析技術(shù)的理論分析模型,設(shè)計(jì)并制作了蘸粘式光纖液體分析系統(tǒng),并對(duì)不同溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了蘸粘式光纖液體分析技術(shù)的可行性。本課題主要從以下幾個(gè)方面開展工作:
　　 首先,基于光纖反射式強(qiáng)度調(diào)制和凸透鏡傍軸成像原理,分析了光纖端液滴對(duì)光線傳輸路徑的影響,研究了蘸粘式光纖液體分析技術(shù)的輸出光強(qiáng)調(diào)制特性,

3、建立了理論分析模型,并仿真計(jì)算了不同折射率液體的光強(qiáng)調(diào)制特性曲線。
　　 其次,詳細(xì)論述了蘸粘式光纖液體分析技術(shù)的傳感原理,分別對(duì)液體的濃度、折射率、表面張力和粘度的各自傳感特性進(jìn)行了分析,并詳細(xì)分析了液橋的形變和破裂過程,研究了液體各特性參數(shù)在接收光信號(hào)中的不同響應(yīng),并建立相應(yīng)的分析模型。
　　 再次,基于蘸粘式光纖液體分析技術(shù),設(shè)計(jì)并制作了蘸粘式光纖液體分析系統(tǒng),其中包括光源、探測(cè)和步進(jìn)電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)和制作,圖像

4、采集模塊的設(shè)計(jì)制作,光纖探頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作,以及基于LabVIEW虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集及儀器控制程序的編寫。利用蘸粘式光纖液體分析系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)液體的測(cè)量分析。
　　 最后,開展了蘸粘式光纖液體分析技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究。研究了蘸粘式光纖液體分析技術(shù)對(duì)不同種類的液體的分辨能力,并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性進(jìn)行了分析。對(duì)同一種類不同濃度的液體(蔗糖溶液、氯化鈉溶液和酒精溶液)的濃度、折射率、表面張力和粘性以及液橋的形變和破裂過程分別進(jìn)行了