一种基于腔内放大的腔衰荡光谱溶液浓度测量装置的制作方法

本实用新型属于溶液浓度测量装置技术领域，具体涉及一种基于腔内放大的腔衰荡光谱溶液浓度测量装置。

背景技术：

溶液浓度是表征介质溶液特征的重要物理参数之一，在工农业生产和科学研究中具有重要的计量意义和监测价值，在化工、冶金、造纸、食品、制药、制糖、环保行业以及科研等领域，常常都需要对溶液的浓度进行质量监控，是保证和提高产品质量的重要技术手段。但是在测量溶液浓度的过程中，会遇到许多难题，首先就是测量的灵敏度以及响应时间，来保证监测的准确性以及实时性，此外有些溶液的测量环境很不理想，比如一些具有毒性、腐烛性的溶液，会对传感器造成伤害，减少传感器的寿命以及使用效率，此外在一些易燃易爆和有电磁干扰的环境中，传统电传感器的作用会降到最低，并伴随着安全隐患。这些问题都使得光纤传感技术成为溶液浓度传感的主流方向，并且对于各个方面的性能有着越来越大的需求，就更加需要光纤溶液浓度传感的研究和发展。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是提供了一种基于腔内放大的腔衰荡光谱溶液浓度测量装置，该测量装置有效解决了目前国内外有关溶液浓度测量装置所存在的精度低、响应时间慢、测量环境恶劣、其它因素交叉传感、体积大及造价较高等问题。

本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种基于腔内放大的腔衰荡光谱溶液浓度测量装置，其特征在于：由依次通过光纤相连的第一光纤耦合器、3.6km单模光纤、半导体光放大器、对准气室和第二光纤耦合器构成光纤环腔，其中第一光纤耦合器通过光纤与650nm激光源连接，该650nm激光源依次通过线路与半导体激光调制器和数字信号发生器连接，第二光纤耦合器通过光纤与光电探测器连接，该光电探测器依次通过线路与示波器、数据采集卡及计算机连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型采用半导体光放大器来补偿光脉冲耦合到光纤环腔中时的耦合损耗并增加测量系统的衰减时间，有效提高了测量精度；

2、本实用新型在恒温条件下进行，对弯曲、应变等其它因素交叉传感不敏感；

3、本实用新型具有良好的线性响应，有效解决了脉冲峰值数量少等问题，灵敏度高、损耗小、可以进行全范围的溶液浓度测量；

4、本实用新型测量范围广、分析速度快、操作简单、成本低廉、方便实时监测，可用于测量旋光溶液浓度，为工业监测、环境监测、医学诊断等领域提供方便。

附图说明

图1是本实用新型的光路连接图。

图中：1-数字信号发生器，2-半导体激光调制器，3-650nm激光源，4-第一光纤耦合器，5-3.6km单模光纤，6-半导体光放大器，7-对准气室，8-第二光纤耦合器，9-光电探测器，10-示波器，11-光纤，12-数据采集卡，13-计算机。

具体实施方式

结合附图详细描述本实用新型的具体内容，一种基于腔内放大的腔衰荡光谱溶液浓度测量装置，由依次通过光纤11相连的第一光纤耦合器4、3.6km单模光纤5、半导体光放大器6、对准气室7和第二光纤耦合器8构成光纤环腔，其中第一光纤耦合器4通过光纤11与650nm激光源3连接，该650nm激光源3依次通过线路与半导体激光调制器2和数字信号发生器1连接，第二光纤耦合器8通过光纤11与光电探测器9连接，该光电探测器9依次通过线路与示波器10、数据采集卡11及计算机12连接。

本实用新型的原理基于光纤腔衰荡光谱技术，数字信号发生器产生的一系列脉冲波通过“模拟调制输入”端口输送到半导体激光调制器调制成脉冲光，经第一光纤耦合器进入光纤环腔，依次经过光纤环腔内半导体光放大器和对准气室，从第二光纤耦合器的一端出来接入光电探测器。光电探测器和示波器用于监测每次往返的衰减信号和记录分析数据，进而得到衰荡时间与标准光谱溶液浓度的关系曲线，测量结果表明光谱溶液浓度与衰荡时间具有较好的线性关系，再根据测得的待测光谱溶液的衰荡时间并结合光谱溶液浓度与衰荡时间的线性关系得到待测光谱溶液的浓度。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围。