文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
基于荧光猝灭原理的光纤氧传感器研究
姓名:张建标
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:黄俊

摘要溶解氧测量法——碘量法之间无明显差别,测量误差小于ィ得鞲么ǜ衅骺捎糜诙涣_拎ず铣沙鲆恢钟ü馕镏省!n涣_气态氧和溶解氧的测定在医学、工业分析、环境监测等领域中具有重要的意义。由于光纤氧传感器具有本质安全、灵敏度高、检测精度商、响应时间快、不受电磁干扰等优点,并可对危险环境中的气态氧和溶解氧进行远程、连续和在线监控,近年来,其研究受到了人们的极大关注。本论文以钌一联吡啶为荧光指示剂,醋酸纤维素,简称膜Sü庵甘炯凉潭ǖ幕质材料,制备出光纤氧传感膜。采用锁相放大技术,研制出一种基于荧光荨】灭原理的可对气态氧和溶解氧浓度进行测定的光纤氧传感器。本论文内容主要包括以下四个方面:荧光指示剂合成、氧传感膜的制备、光纤氧传感器的设计及该传感器对气态氧和溶解氧的检测。捎盟先然ず,,通过红外光谱和湎哐苌渫计锥愿弥甘炯两斜碚鳌R蚱渚哂杏良的荧光性能,适合作为检测气态氧和溶解氧的光纤氧传感器的荧光指示剂。詂;什牧希捎梦锢戆穹ńü庵甘炯凉潭ㄔ诨什牧现兄票干接光性能优良的氧传感膜。通过调整成膜配比,控制膜的网格大小,最大限度地防止了荧光指示剂的渗漏。杓瞥鲆恢只谟ü忖鹪淼墓庀搜醮ǜ衅髯爸谩8萦ü庑藕湃醯奶氐悖采用锁相放大技术,通过检测指示剂荧光寿命的变化来实现对气态氧和溶解氧浓度的检测。么ǜ衅鞫云跫觳獾南煊κ奔湫∮,检测下限为,检测精度为%,具有较好的重复性和稳定性。同时研究了各种因素对传感器性能的影响。么ǜ衅鞫匀芙庋跸煊κ奔湫∮,检测下限为/觳饩ǘ任甶/馗葱院臀榷ㄐ越虾谩?垢扇拍芰η浚皇芩手性又世胱樱琾狄约八的影响。同时我们用该传感器对东湖水质中的溶解氧进行了检测,测量结果与传统的环境水质的在线监测。关键词:光纤氧传感器,锁相放大器,荧光猝灭,溶解氧啶。
,,·琑甀,.琭籦瑆,.,.瑃瓼,—,·—.簍·珺琣瑃.,
/琣,ィ甒瓻,%.甐琩/琯,甌.·
础,从而演绎出一门全新的技术一光纤传感技术。光纤传感技术是第乱光纤传感器及其特点光纤传感技术是世纪年代末随着光导纤维应用化和光通信技术的当代社会已步入信息时代,能源、信息和材料成为新技术的三大支柱,而信息技术对社会发展和科技进步起决定性的作用。现代信息技术的基础是信息的采集、传输和处理,相对应为传感技术、通信技术和计算机技术。而作为现代信息技术三大核心技术之一的传感技术,处于信息采集系统的最前沿,它的性能将直接影响整个信息系统准确性和正确性。传感技术是依赖各种敏感材料来实现信息检测的一项应用技术,也是测量技术、半导体技术、信息处理技术以及微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学、材料学等众多学科相互交叉的综合性高新技术。传感器是利用传感技术将一种信号转变为另一种信号而达到检测目的的器件和装置。近几十年来,传感器在各项高技术产品中异军突起,发展极为迅速,应用也极为广泛,从宇宙探索、海洋开发,到国防建设、工农业生产,从环境保护、灾情预报,到生命科学都离不开传感器和传感技术。随着信息技术的发展,传感技术的重要性越来越受到人们的重视,早在年代,美国就认为世界已进入传感器时代,日本将传感技术列为四大技术之首,我国也将传感技术列为国家“八五”重点科技攻关项目。发展而形成的。年,美国康宁公司成功研制出世界上第一根实用化的传输损耗为/的石英光纤。在随后的几十年中,以光纤作为传输介质的光纤通信成为通讯领域第一大产业。然而在光通信过程中,人们发现光纤易受到诸如温度、压力等环境因素的影响,从而导致光强、相移、频率等光波参数的变化,这对通信应用而言是不利因素,但却构成一种新的信息交换的基学科性技术,可以测量多种物理量、化学量和生物量,具有广阔的发展前景。利用外界因素使光在光纤中传播时的光强、相移、偏振态以及波长武汉理工大学硕士学位论文
频率忍卣鞑问⑸浠佣酝饨缫蛩亟屑觳或计量托藕糯输的技术叫光纤传感技术“9庀舜ǜ屑际跏瞧呤甏笃谘杆俜⒄蛊鹄吹一项具有广阔前景的新型高技术”9庀舜ǜ衅饕怨庀思际跷;。眯型而简单的半导体器件,如、、冉泄猓纭⒌纾庾;唬将被敏感的状态以光信号形式取出的装置。由于光纤传感器具有体积小、重量轻、电绝缘性好、无电火花、安全、抗电磁干扰、灵敏度高、便于利用现有光通信技术组成遥测网络等优点,对传统的传感器能起到扩展、提高的作用,在很多情况下能完成传统的传感器很难甚至不能完成的任务,因此受到广泛的重视。目前世界上已有光纤传感器过百种”。”,诸如位移、速度、加速度、压力、流量、振动、温度、电压、电流、电场、磁场、核辐射、气体组分等被测量都实现了不同性能的光纤传感。新的传感原理及应用不断出现,传感用的特殊光纤以及专用器件、技术的出现使许多光