【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光纖溶解氧探頭，更具體地說是一種消除溫度、壓力交叉影響的光纖溶解氧探頭及其運用。
技術(shù)介紹
1、航運交通領(lǐng)域需要設(shè)置大量的金屬設(shè)備，比如船閘、水閘等金屬型設(shè)備，這些設(shè)備在長期運行中需要對設(shè)備的氧化腐蝕情況進行實時監(jiān)測，金屬設(shè)備的腐蝕與溶解氧的含量息息相關(guān)。溶解氧是指溶解在水里氧的量，通常記作do，用每升水里氧氣的毫克數(shù)表示。水中溶解氧的多少是衡量水體自凈能力的一個指標。它跟空氣里氧的分壓、大氣壓、水溫和水質(zhì)有密切的關(guān)系。水中溶解氧檢測傳感器常見的有電化學(xué)方法的離子選擇性電極傳感器和熒光淬滅方法的光學(xué)傳感器兩種。熒光淬滅傳感器檢測迅速，壽命能夠達幾年之久，但是成本較高，容易受溫度變化影響，因此導(dǎo)致測定結(jié)果并不理想。
2、(1)現(xiàn)有技術(shù)一：專利cn?213041740?u公布了一種用于變溫水體溶解氧測定的光纖傳感裝置，該裝置包括溶氧調(diào)節(jié)模塊和溶氧測定模塊，其中溶氧調(diào)節(jié)模塊包括主控組件、加熱組件、冷卻組件和攪拌組件；溶氧測定模塊包括光纖、敏感膜、發(fā)光二極管、光電倍增器和鎖相放大器；溶氧調(diào)節(jié)模塊中加熱組件和冷卻組件對主控組件進行溫控調(diào)節(jié)，溶氧測定模塊形成一個閉合回路輸出用于溶解氧濃度計算的測定數(shù)據(jù)。
3、現(xiàn)有技術(shù)一的缺點
4、該技術(shù)采取加裝溫度測控電路，這樣會導(dǎo)致光纖溶解氧傳感探頭體積增大，并且環(huán)境適應(yīng)性差等缺點，如果探頭裝置密封性被破壞就會導(dǎo)致電路失效，無法消除溫度對測量結(jié)果導(dǎo)致的誤差，造成傳感器測量準確率不高。
5、(2)現(xiàn)有技術(shù)二：專利cn?108458997?a，公開
6、現(xiàn)有技術(shù)二的缺點
7、該裝置需要在探頭前端加裝溫度傳感器，如果溫度傳感器在水中短路或者失效，則會無法獲得溫度的實時數(shù)值，就無法進行補償?shù)玫綔蚀_的的溶解氧濃度值。
8、(3)現(xiàn)有技術(shù)三：文獻《光纖溫度與溶解氧傳感器特性研究》，公開了一種溶解氧光纖傳感器，其包括光纖溶解氧探頭和光纖光柵溫度傳感器。根據(jù)溫度測量結(jié)果對計算結(jié)果進行校正，得到準確的溶解氧濃度值。
9、現(xiàn)有技術(shù)三的缺點
10、該裝置需要在探頭前端加裝溫度傳感器，光纖布拉格溫度傳感器需要額外增加解調(diào)設(shè)備，導(dǎo)致裝置成本增加，并且測量所得溫度需要與特性曲線進行結(jié)合，反推溶解氧濃度，計算也較為復(fù)雜。
11、鑒于以上問題，本專利技術(shù)提出一種用于消除溫度、壓力交叉影響的水體溶解氧測定的光纖傳感裝置，溫度會影響熒光強度降低，所以本專利技術(shù)提出一種相對監(jiān)測法，用以解決現(xiàn)有的光纖溶解氧傳感器在不同水溫、不同壓力下測定溶解氧含量時準確率不高的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本專利技術(shù)提供一種消除溫度、壓力交叉影響的光纖溶解氧探頭。
2、本專利技術(shù)技術(shù)方案如下：
3、本專利技術(shù)一方面提供了一種消除溫度、壓力交叉影響的光纖溶解氧探頭，包括筒體、光纖束、基體、氧敏感膜；
4、所述筒體內(nèi)部有兩個完全獨立空間，兩個空間分為探測通道和參考通道；
5、所述光纖束由7根光纖組成，中心的1根為輸入光纖連接激光機，用于發(fā)射光源；周圍6根為輸出光纖連接接光電探測器，用于接收氧敏感膜受激發(fā)出的熒光；
6、所述光纖束分為探測光纖束和參考光纖束，所述探測光纖束一端位于探測通道內(nèi)，且靠近對應(yīng)的氧敏感膜內(nèi)壁；所述對照光纖束一端位于對照通道內(nèi)，且靠近對應(yīng)的氧敏感膜內(nèi)壁；
7、所述基體設(shè)置于筒體前端，所述基體為圓形透明玻璃片，氧敏感膜涂敷在基體的一個表面上，實現(xiàn)對溶解氧的探測。
8、對于探測通道對應(yīng)的基體，鍍有氧敏感膜的面朝外，用于與待測液體接觸，可以實時探測液體環(huán)境中的溶解氧濃度；基體為透光性、導(dǎo)熱性良好的圓形玻璃片；對于探測通道對應(yīng)的基體，鍍有氧敏感膜的面朝內(nèi)，不與待測液體接觸，也不與氧氣接觸。
9、所述筒體內(nèi)表面涂有黑色涂層，以減少雜散光對測量結(jié)果的影響；筒體外部具有耐腐蝕的涂層，能夠承受液體環(huán)境中酸堿物質(zhì)的腐蝕，有效保證探頭的正常工作。
10、基體與筒體、光纖與筒體耦合時，采用密封膠圈進行密封處理，可以承受外界的壓力、液體的進入，破壞傳感器的性能。
11、為了保證參考通道和探測通道的接收的光強值一致，參考通道和探測通道的輸入光纖接入同一激光器，這樣可以解決輸入光強不匹配的問題。
12、本專利技術(shù)另一方面提供了一種消除溫度、壓力交叉影響的光纖溶解氧探頭，運用于氧氣濃度檢測，具體方法為：當外界溫度變化時，參考通道和探測通道的氧敏感膜所處溫度環(huán)境一致，溫度導(dǎo)致熒光光強的變化也是一致的；定義溫度為t，氧濃度為y時，參考通道所得熒光強度數(shù)值為a，探測通道所得熒光強度數(shù)值為b；由于參考通道內(nèi)的氧氣含量為0，所以在不同溫度下，參考通道的光強值發(fā)生變化時，是受溫度影響而導(dǎo)致的變化，所以將探測通道的光強值與參考通道的光強值進行差值處理，就可以得到準確的氧氣濃度含量，即氧氣濃度＝b-a。
13、本專利技術(shù)的技術(shù)效果和優(yōu)點：
14、本方案相比現(xiàn)有技術(shù)來說，采取全部無源的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，可以減小探頭的體積，因為現(xiàn)有技術(shù)需要將溫度傳感器或者降溫設(shè)備與探頭融為一體，這樣就會不可避免的造成探頭的體積增大，對于一些狹小空間無法進行溶解氧的探測；
15、采取無源結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以防止電磁干擾、漏水燒毀元器件等故障的發(fā)生，探頭更加本質(zhì)安全；
16、雙通道探測設(shè)計實現(xiàn)溫度、壓力交叉影響的消除；
17、相比于現(xiàn)有溶解氧計算算法而言，本專利技術(shù)的數(shù)據(jù)處理較為簡單，通過參考通道和探測通道的輸出光強進行差值處理，就可以得到消除溫度、壓力影響以后的溶解氧的濃度值，無需對溫度、壓力進行監(jiān)測再進行反演處理，減少電路結(jié)構(gòu)和算法處理運算。
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1.一種消除溫度、壓力交叉影響的光纖溶解氧探頭，其特征在于，包括筒體、光纖束、基體、氧敏感膜；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除溫度、壓力交叉影響的光纖溶解氧探頭，其特征在于：對于探測通道對應(yīng)的基體，鍍有氧敏感膜的面朝外，用于與待測液體接觸，可以實時探測液體環(huán)境中的溶解氧濃度；基體為透光性、導(dǎo)熱性良好的圓形玻璃片；對于探測通道對應(yīng)的基體，鍍有氧敏感膜的面朝內(nèi)，不與待測液體接觸，也不與氧氣接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除溫度、壓力交叉影響的光纖溶解氧探頭，其特征在于：所述筒體內(nèi)表面涂有黑色涂層，以減少雜散光對測量結(jié)果的影響；筒體外部具有耐腐蝕的涂層，能夠承受液體環(huán)境中酸堿物質(zhì)的腐蝕，有效保證探頭的正常工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除溫度、壓力交叉影響的光纖溶解氧探頭，其特征在于：基體與筒體、光纖與筒體耦合時，采用密封膠圈進行密封處理，可以承受外界的壓力、液體的進入，破壞傳感器的性能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除溫度、壓力交叉影響的光纖溶解氧探頭，其特征在于：為了保證參考通道和探測通道的接收的光強值一致，參考通道和
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的一種消除溫度、壓力交叉影響的光纖溶解氧探頭，其特征在于：運用于氧氣濃度檢測，具體方法為：當外界溫度變化時，參考通道和探測通道的氧敏感膜所處溫度環(huán)境一致，溫度導(dǎo)致熒光光強的變化也是一致的；定義溫度為T，氧濃度為Y時，參考通道所得熒光強度數(shù)值為A，探測通道所得熒光強度數(shù)值為B；由于參考通道內(nèi)的氧氣含量為0，所以在不同溫度下，參考通道的光強值發(fā)生變化時，是受溫度影響而導(dǎo)致的變化，所以將探測通道的光強值與參考通道的光強值進行差值處理，就可以得到準確的氧氣濃度含量，即氧氣濃度＝B-A。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種消除溫度、壓力交叉影響的光纖溶解氧探頭，其特征在于，包括筒體、光纖束、基體、氧敏感膜；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除溫度、壓力交叉影響的光纖溶解氧探頭，其特征在于：對于探測通道對應(yīng)的基體，鍍有氧敏感膜的面朝外，用于與待測液體接觸，可以實時探測液體環(huán)境中的溶解氧濃度；基體為透光性、導(dǎo)熱性良好的圓形玻璃片；對于探測通道對應(yīng)的基體，鍍有氧敏感膜的面朝內(nèi)，不與待測液體接觸，也不與氧氣接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除溫度、壓力交叉影響的光纖溶解氧探頭，其特征在于：所述筒體內(nèi)表面涂有黑色涂層，以減少雜散光對測量結(jié)果的影響；筒體外部具有耐腐蝕的涂層，能夠承受液體環(huán)境中酸堿物質(zhì)的腐蝕，有效保證探頭的正常工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除溫度、壓力交叉影響的光纖溶解氧探頭，其特征在于：基體與筒體、光纖與筒體耦合時，采用密封膠圈進行密封處理，可...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李成成，梁洪波，吳明華，金湖，
申請(專利權(quán))人：安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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