基于级联长周期光纤光栅的溶液折射率与浓度的测量研究 - 计量学报.pdf

第３２卷　第２期 计　　　 量　　　学　　　报 　 Ｖｏｌ．３２，№２ ２０１１年　３月 ＡＣＴＡ　ＭＥＴＲＯＬＯＧＩＣＡ　ＳＩＮＩＣＡ 　 Ｍａｒｃｈ，２０１１ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１１５８．２０１１．０２．１９ 基于级联长周期光纤光栅的 溶液折射率与浓度的测量研究 １，２ １ １ １ 胡兴柳 ，　梁大开 ，　曾　捷 ，　陆　观 （１南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室，江苏 南京２１００１６； ２安徽工业大学电气信息学院，安徽 马鞍山２４３００２） 摘要：级联长周期光纤光栅的谐振峰对外界折射率较敏感，利用该特性制成的折射率传感器可以实现对溶液 折射率和浓度的实时在线测量。通过对不同折射率的ＮａＣｌ溶液和蔗糖溶液的实验研究，得出溶液折射率、浓度与 谐振峰之间的关系。实验结果表明：ＬＰＧＰ较为灵敏的外界折射率范围为１～１４５１３，在此范围内，随着外界折射 率的增加，透射谱干涉峰的幅值逐渐减小而谐振波长逐渐向短波方向漂移。该传感器可应用于生物、化学、过程控 制等高灵敏度传感领域的各种溶液进行监控，具有较高的实用价值。 关键词：计量学；折射率；光纤传感；级联长周期光纤光栅；浓度测量 中图分类号：ＴＢ９９　　　　文献标识码：Ａ　　　　文章编号：１０００１１５８（２０１１）０２０１８２０５ ＴｈｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅＲｅｆｒａｃｔｉｖｅＩｎｄｅｘａｎｄＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＳｏｌｕｔｉｏｎｓ ＢａｓｅｄｏｎＬｏｎｇｐｅｒｉｏｄＧｒａｔｉｎｇｓ １，２ １ １ １ ＨＵＸｉｎｇｌｉｕ ，　ＬＩＡＮＧＤａｋａｉ，　ＺＥＮＧＪｉｅ，　ＬＵＧｕａｎ （１ＴｈｅＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＳｍａｒｔＭａｔｅｒｉａｌａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｈｕ２１００１６，Ｃｈｉｎａ；２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａ’ａｎＳｈａｎ，Ａｎｈｕｉ２４３００２，Ｃｈｉｎａ；） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｔｐｅａｋｓｏｆｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｇｒａｔｉｎｇｐａｉｒａｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｅｘｔｅｒｎａｌｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｉｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｏｎｌｉｎｅａｎｄｒｅａｌｔｉｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｌｉｑｕｉｄｓｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘａｎｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｃａｎｂｅｒｅａｌｉｚｅｄ．ＮａＣｌａｎｄ ｓｕｇａｒｓｏｌｕｔｉｏｎｓｗｈｉｃｈａｒｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓａｍｏｎｇｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘ，ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄｒｅｓｏｎａｎｔｐｅａｋｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＬＰＧＰｉｓｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘ ｗｈｉｃｈｉｓｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ１ｔｏ１．４５１３，ｗｈｅｎｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｉｎｃｒｅａｓｅ，ｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｌｏｓｓｐｅａｋｄｅｃｒｅａｓｅ