文档介绍：中北大学学位论文
棱镜型光纤液体折射率传感器研制
摘要
浓度是表征介质液体特性的一个重要参数。在基础研究、化工领域、医学诊断、食
品制造，环境保护等各大领域内都需要对液体的浓度进行精准的测量，有关浓度的测量
方法目前已经有许多种，应用较多的是光电法，超声光栅法，比重法等。本文基于溶液
浓度和折射率的关系，提出了一种用折射率调制的光纤液体传感器来测量浓度的方法。
现如今，利用折射率来测量溶液的浓度已成为一种趋势，由于它不易改变被测物质本身
的性质，比化学的方法应用更广泛。
首先，本设计介绍了测量液体浓度的历史发展背景，国内外研究现状，分析了几种
检测液体浓度的方法，确定了本次设计所用的折射率分析法。
其次，由物理光学基础知识推导出浓度折射率关系，再分析我们提出的压差比和折
射率的关系。在入射角小于临界角的情况下，此时对被测溶液的浓度没有太大要求，方
便实验，并且仿真得出关系曲线。入射角在临界角附近时，系统的灵敏度比较高。
最后，搭建光纤传感系统，仿真单片机信号处理电路并且制作 PCB 板，做出相应
的实物电路系统。其中光纤传感系统采用双光路的形式，光经过光开关后，一路直接进
入光电转换探测器，另外一路通过液体折射后再进入一型号完全一致的光电探测器。双
光路系统能有效的减小系统的噪音信号，所以采用压差比的算法，这也是本设计的新颖
之处；两路光脉冲信号通过单片机处理电路，在 LCD 分别上显示出高低电平之差，再
通过计算得出压差比，由液体浓度和折射率以及压差比的关系，从而求得被测液体的浓
度。最后，将本设计得出的实验数据与仪器测得的数据进行误差分析，证实了本设计的
合理可行性。

关键词：光纤传感器，光电转换，双路消噪，信号处理
中北大学学位论文
Design on key techniques of liquid refractive index based on
Prismatic optical fiber sensor
Abstract
Concentration is an important parameter on characterizing the properties of the liquid
the basic research, chemical analysis, pollutants detection, diagnostics, food and
semiconductor manufacturing in fields of liquid concentration to precise measurement. Many
development and products in the process of the final measure, similar to the refractive index
and light absorption measurements optical instruments by more and more application, of
which use to measure the concentration of the refractive index liquid became a very
concerning field, on many occasions, the index of refraction of the measurement be testing the
water and some other solution concentration of an ideal method. The same some chemical
method than the simple and cheap, and do not change the solution nature itself.
First of all, this design from the refractive index