[其他]一種折射率測試系統

在審

• 申請號: 101985000000867
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100867B
• 公開（公告）日: 1988-03-16
• 發明（設計）人: 林為干;楊淑雯;鄒景榮;葉昆琤
• 申請（專利權）人: 成都電訊工程學院
• 代理公司: 電子科技大學專利中心
• 代理人: 馬新民

一種具有反射型光纖傳感器的折射率測試系統。該系統由反射型光纖傳感器、驅動電源、光源、信號處理設備、終端設備及連接這些部件的光纖或電纜組成。反射型光纖傳感器有無源和有源兩種，其內部結構有多種不同形式。使用本發明能連續測量折射率及其相關的物理量，如濃度、密度等。本發明克服了常規光學儀器結構復雜龐大、靈活性差的缺點，又克服了現有光纖傳感器的靈敏度低、結構不大牢固的缺點。

本發明屬于折射率測試系統，特別是應用光纖傳感技術來測量折射率，以及與之相關的其它物理量，如濃度、密度。

已有的折射率測試系統多為光的反射、透射、偏振特性的光學儀器。如美國專利“連續折射率測試儀”（US2 780 131 GOIN21/41 1957年2月5日）所披露的是利用棱鏡折射來探測折射率的，但它的缺點是光路復雜，測量靈敏度低，光路長期穩定性不易保持，難于進行生產在線測試。

本發明的目的是應用光纖傳感技術為測量折射率及其它物理量提供一種包括一個結構簡單、牢固的能適應在較大折射率范圍內選擇使用的、高靈敏度的反射型光纖傳感器的折射率測試系統。

按照本發明的目的，所提供的是具有反射型光纖傳感器的折射率測試系統，它是由系統部份、反射型光纖傳感器以及連接這兩部份的光纖或電纜所組成。用光纖或電纜進行聯接則可取決于反射型光纖傳感器的形式，即帶有電器元件的有源的或不帶有電器元件的無源的形式。系統部份的本身又進而包括驅動電源、光源、信號處理裝置和終端設備，信號處理裝置的形式也取決于所選用的反射型光纖傳感器的類型。

按照本發明的目的，所提供的反射型光纖傳感器具有兩種不同類

本發明所提供的一種是無源的反射型光纖傳感器，它由光纖、自聚焦透鏡、棱鏡、底板和管殼所組成。光纖、自聚焦透鏡和棱鏡固定在底板上，光纖的一端與光源對接，另一端與自聚焦透鏡對接，自聚焦透鏡再與棱鏡相接，使入射光通過光纖和自聚焦透鏡后能以平行光或接近平行光束入射到棱鏡與被測媒質所構成的反射界面上，經該界面反射后，其反射光束可以以兩種方式進行接收和探測，一種是棱鏡的反射光出射面上裝有對反射光束聚焦的自聚焦透鏡，該自聚焦透鏡與系統中的探測器之間用光纖連接;另一種是棱鏡的反射光出射面上裝有雙折射棱鏡，使反射光分解為對其在反射角面上的入射面來定義的平行和垂直偏振的兩束光線，在雙折射棱鏡出射面外的適當位置上裝有兩個對兩束光聚焦的自聚焦透鏡，自聚焦透鏡與系統中的探測器之間用光纖連接。由探測器測出的信號輸入信號處理設備和終端裝置，從而獲得所測物質的折射率，或其它與之相關的物理量，如濃度、密度。

本發明提供的另一種是有源的反射型光纖傳感器，它與前者的差異之一在于由棱鏡（或雙折射棱鏡）的出射端直接耦合一個光電探測器，從而省去了由棱鏡（或雙折射棱鏡）到光電信號探測器之間的自聚焦透鏡和光纖，由光電探測器輸出的信號經前置放大器輸入信號處理設備的其余部份和終端裝置，從而獲得所測物質的折射率或與之相關的物理量，如濃度、密度;第二個差異在于前者光電探測器和前置放大器是在系統部份內，而在此則屬于反射型光纖傳感器的一部份，這樣做的目的在于提高信號強度，提高信噪比、便于遙測。

上述不同形式的反射型光纖傳感器，隨制作和使用條件不同而各有特色，但它們共同的優點是，能做得結構簡單，緊湊、牢固體積小，結構形狀適應性大，靈敏度高，既克服了常規光學儀器的結構復雜龐大，靈活性差的缺點，又克服了現有光纖傳感器的靈敏度低，結構不大牢固的缺點。對用于生產中進行遙測與控制系統結合，實現連續監控，有更大的靈活性和優越性。

發明的具體結構由以下的實施例及其附圖給出。

圖1是具有反射型光纖傳感器的折射率測試系統的方框圖。

圖2是無源的反射型光纖傳感器的內部結構圖。

圖3是無源的反射型光纖傳感器的另一種形式的內部結構圖。

圖4是有源的反射型光纖傳感器的內部結構圖。

圖5是有源的反射型光纖傳感器的另一種形式的內部結構圖。

圖6、7為不同結構形式棱鏡的橫截面圖。