一种单光纤式荧光光纤传感器的光路结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种单光纤式荧光光纤传感器的光路结构，包括光纤、激励光源和光电探测器件，所述光纤的前端面设置有荧光材料层，所述激励光源发出的激励光经过分光滤光片射入耦合进光纤并激励荧光材料层以发出荧光，所述荧光材料层发出的荧光由光纤传回到分光滤光片，所述荧光经过分光滤光片射入到隔离滤光片，所述隔离滤光片为透射荧光、反射激励光的滤光片，所述荧光经过隔离滤光片透射到光电探测器件，所述光电探测器件接收荧光并将荧光转换为电信号。该单光纤式荧光光纤传感器的光路结构通过分光滤光片提高了激励光源和光电探测器件安装方便性；并通过隔离滤光片减小了激励光干扰，提高了测量精度。
【专利说明】一种单光纤式荧光光纤传感器的光路结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种单光纤式荧光光纤传感器的光路结构。
【背景技术】
[0002]荧光光纤传感器的传感元件为荧光材料，置于传感头顶端，与普通光纤相接，光纤再与激励光源、光电探测器件等相连。荧光材料在受到激励光的照射后，其内部的电子吸收了光子能量，从基态低能级跃迁到激发态高能级，而当电子从高能级跃迁回到低能级时，将会辐射出荧光。荧光的各种参数受外界因素影响发生变化，而荧光参数与外界因素的关系为荧光材料的内在固有特性，通过测量荧光参数就可以根据荧光材料的内在固有特性得到外界因素。
[0003]单光纤式的荧光光纤传感器主要应用于各种参数的测量与监控，设备控制和产品检测等，在电力、建筑、石油、化工、电子、航空航天、生物、医学医疗及军事国防等领域已获得了大量可靠的应用。单光纤式荧光光纤传感器只使用单光纤同时传输激励光和荧光，激励光和荧光都在同一根光纤的纤芯内传播，不会因为需要射出或进入光纤而产生损耗。激励光源发出的激励光和进入光电探测器件的荧光需要通过光路结构使其互相分开，不产生干扰。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种安装方便且测量精度高的单光纤式荧光光纤传感器的光路结构。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:一种单光纤式荧光光纤传感器的光路结构，包括光纤、激励光源和光电探测器件，所述光纤的前端面设置有荧光材料层，所述激励光源发出的激励光经过分光滤光片耦合进光纤并激励荧光材料层以发出荧光，所述荧光材料层发出的荧光由光纤传回到分光滤光片，所述荧光经过分光滤光片射入到隔离滤光片，所述隔离滤光片为透射荧光、反射激励光的滤光片，所述荧光经过隔离滤光片透射到光电探测器件，所述光电探测器件接收荧光并将荧光转换为电信号。
[0006]为了更好地解决上述进一步的技术问题，本发明的进一步技术方案一为:所述分光滤光片为反射激励光、透射突光的滤光片，所述激励光源发出的激励光经过分光滤光片反射耦合进光纤并激发荧光材料层以发出荧光，所述激励光的光路弯曲成任意角度，所述荧光材料层发出的荧光由光纤传回到分光滤光片，所述荧光经过分光滤光片透射到隔离滤光片，所述荧光的光路为直射式。
[0007]进一步的，所述分光滤光片的截止波长为激励光波长以下。
[0008]进一步的，该单光纤式荧光光纤传感器的光路结构还包括将激励光源发出的激励光会聚于光纤前端面上且将光纤传回的荧光会聚于光电探测器件光敏面上的的耦合透镜。
[0009]为了更好地解决上述进一步的技术问题，本发明的进一步技术方案二为:所述分光滤光片为透射激励光、反射突光的滤光片，所述激励光源发出的激励光经过分光滤光片透射耦合进光纤并激发荧光材料层以发出荧光，所述激励光的光路为直射式，所述荧光材料层发出的荧光由光纤传回到分光滤光片，所述荧光经过分光滤光片反射到隔离滤光片，所述荧光的光路弯曲成任意角度。
[0010]进一步的，所述分光滤光片的截止波长为荧光波长以上。
[0011]进一步的，该单光纤式荧光光纤传感器的光路结构还包括将激励光源发出的激励光会聚于光纤前端面上且将光纤传回的荧光会聚于光电探测器件光敏面上的耦合透镜。
[0012]本实用新型具有以下有益效果:该单光纤式荧光光纤传感器的光路结构通过分光滤光片将激励光或突光的光路偏转任意角度，提高了激励光源和光电探测器件安装方便性；并通过隔离滤光片将激励光和荧光分开以滤除激励光，减小了激励光干扰，提高了测量精度；还可以通过耦合透镜将激励光源发出的激励光会聚于光纤端面，将光纤传回的荧光会聚于光电探测器件的光敏面上，提高激励光进入光纤的耦合效率和光电探测器件对荧光的接收效率。
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型实施例一的45°光路结构图。
[0015]图2为本实用新型实施例二的45°光路结构图。
[0016]图中:1-光纤,2-激励光源,3-光电探测器件,4-突光材料层,5-分光滤光片，6-稱合透镜,7-隔离滤光片，L1-激励光，L2-突光。
【具体实施方式】
[0017]如图f 2所示，一种单光纤式荧光光纤传感器的光路结构，包括光纤1、激励光源2和光电探测器件3，所述光纤I的前端面设置有荧光材料层4，所述激励光源2发出的激励光LI经过分光滤光片5耦合进光纤I并激发荧光材料层4以发出荧光L2，所述荧光材料层4发出的荧光L2由光纤I传回到分光滤光片5，所述荧光L2经过分光滤光片5射入到隔离滤光片7，所述隔离滤光片7为透射荧光L2、反射激励光LI的滤光片，所述荧光L2经过隔离滤光片7透射到光电探测器件3，所述光电探测器件3接收荧光L2并将荧光L2转换为电信号。
[0018]在本实用新型中，所述分光滤光片5可将激励光LI或荧光L2的光路偏转任意角度，以方便激励光源2和光电探测器件3的安装。
[0019]实施例一:如图1所示，所述分光滤光片5为反射激励光L1、透射荧光L2的滤光片，所述激励光源2发出的激励光LI经过分光滤光片5反射稱合进光纤I并激励突光材料层4以发出荧光L2，所述激励光LI的光路弯曲成任意角度，所述荧光材料层4发出的荧光L2由光纤I传回到分光滤光片5，所述荧光L2经过分光滤光片5透射到隔离滤光片7，所述荧光L2的光路为直射式。
[0020]在本实施例一中，所述分光滤光片5的截止波长为激励光波长以下。该单光纤式荧光光纤传感器的光路结构还包括将激励光源2发出的激励光LI会聚于光纤I前端面上且将光纤I传回的荧光L2会聚于光电探测器件3光敏面上的耦合透镜6，以提高激励光LI进入光纤I的耦合效率和光电探测器件3对荧光L2的接收效率。[0021]实施例二:如图2所不,所述分光滤光片5为透射激励光L1、反射突光L2的滤光片，所述激励光源2发出的激励光LI经过分光滤光片5透射到光纤I并激励荧光材料层4以发出荧光L2，所述激励光LI的光路为直射式，所述荧光材料层4发出的荧光L2由光纤I传回到分光滤光片5，所述荧光L2经过分光滤光片5反射到隔离滤光片7，所述荧光L2的光路弯曲成任意角度。
[0022]在本实施例二中，所述分光滤光片5的截止波长为荧光波长以上。该单光纤式荧光光纤传感器的光路结构还包括将激励光源2发出的激励光LI会聚于光纤I前端面上且将光纤I传回的荧光L2会聚于光电探测器件3光敏面上的耦合透镜6，以提高激励光LI进入光纤I的耦合效率和光电探测器件3对荧光L2的接收效率。
[0023]在上述的两个实施例中，所述耦合透镜6优选为凸透镜，但不局限于此。由于激励光LI的光强远大于突光L2的光强，因此光电探测器件3前方设置有将激励光LI和突光L2分开以滤除激励光LI的隔离滤光片7，减小干扰，提高测量精度；所述隔离滤光片7优选中心波长为荧光波长波段的荧光带通滤光片，但不局限于此。
[0024]在上述的两个实施例中，所述激励光源2优选为LED发光二极管，但不局限于此。所述光电探测器件3优选为PIN光敏二极管，但不局限于此。
[0025]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种单光纤式荧光光纤传感器的光路结构，包括光纤、激励光源和光电探测器件，其特征在于:所述光纤的前端面设置有荧光材料层，所述激励光源发出的激励光经过分光滤光片耦合进光纤并激励荧光材料层以发出荧光，所述荧光材料层发出的荧光由光纤传回到分光滤光片，所述荧光经过分光滤光片射入到隔离滤光片，所述隔离滤光片为透射荧光、反射激励光的滤光片，所述荧光经过隔离滤光片透射到光电探测器件，所述光电探测器件接收荧光并将荧光转换为电信号。
2.根据权利要求1所述的一种单光纤式突光光纤传感器的光路结构，其特征在于:所述分光滤光片为反射激励光、透射突光的滤光片，所述激励光源发出的激励光经过分光滤光片反射耦合进光纤并激励荧光材料层以发出荧光，所述激励光的光路弯曲成任意角度，所述荧光材料层发出的荧光由光纤传回到分光滤光片，所述荧光经过分光滤光片透射到隔离滤光片，所述突光的光路为直射式。
3.根据权利要求1所述的一种单光纤式突光光纤传感器的光路结构，其特征在于:所述分光滤光片为透射激励光、反射突光的滤光片，所述激励光源发出的激励光经过分光滤光片透射耦合进光纤并激励荧光材料层以发出荧光，所述激励光的光路为直射式，所述荧光材料层发出的荧光由光纤传回到分光滤光片，所述荧光经过分光滤光片反射到隔离滤光片，所述荧光的光路弯曲成任意角度。
4.根据权利要求1所述的一种单光纤式突光光纤传感器的光路结构，其特征在于:还包括将激励光源发出的激励光会聚于光纤前端面上且将光纤传回的荧光会聚于光电探测器件光敏面上的的耦合透镜。
5.根据权利要求4所述的一种单光纤式突光光纤传感器的光路结构,其特征在于:所述奉禹合透镜为凸透镜。
6.根据权利要求1所述的一种单光纤式突光光纤传感器的光路结构，其特征在于:所述分光滤光片的截止波长为激励光波长以下或荧光波长以上。
7.根据权利要求1所述的一种单光纤式突光光纤传感器的光路结构，其特征在于:所述隔离滤光片是中心波长为荧光波长波段的荧光带通滤光片。
8.根据权利要求1所述的一种单光纤式突光光纤传感器的光路结构，其特征在于:所述激励光源为LED发光二极管。
9.根据权利要求1所述的一种单光纤式突光光纤传感器的光路结构，其特征在于:所述光电探测器件为PIN光敏二极管。
【文档编号】G01N21/64GK203489893SQ201320296068
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年5月28日 优先权日:2013年5月28日
【发明者】陈晨, 黄衍堂, 朱其祥, 林燕金, 陈斌 申请人:福州英诺电子科技有限公司