光纤电容液滴传感器的设计

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液体分析技术是通过运用不同技术,对液体的透明度,密度、张力、粘度等性质进行测定,确定液体的成分,并进行液体识别。现在用于液体识别的方法大多由于分析方法复杂,分析仪器造价昂贵,因此一般的液体识别过程缓慢,成本高昂。而利用光纤液滴分析技术和电容液滴分析技术制成特殊的光纤电容液滴式传感器则在其有效工作范围内弥补了上述不足。该传感器利用光纤来监测液滴的增长过程中,随液滴下降过程而变化的光强变化曲线;利用滴头传感器来监测液滴增长过程中的电容变化,从而可获得时刻液滴增长过程中的体积变化。光纤电容液滴分析仪将所获得的信号经过电路处理,软件滤波、归一化,基于处理后的光纤信号和电容信号构建反映液体的物理、化学性质的“光纤液滴指纹图”,并对光纤液滴指纹图进行特征提取和模式识别,达到进行液体识别的目的。本课题由“2007国家自然科学基金项目(60702004)”的资助,旨在研究实用仪器的技术合成方案,融合光纤液滴分析技术和电容液滴分析技术设计出“光纤、电容液滴分析仪”,研究光纤电容的液滴分析方法,包括光纤电容传感器结构及供液系统设计、信号处理电路设计、信号采集和模式识别等方面的问题,并最终制成光纤电容液滴分析仪实验系统。本文将具体介绍液滴指纹图的作用及意义,光纤液滴分析技术的原理,光纤液滴传感器的工作原理,以及传感器滴头的机械设计、传感器的装配设计,光源、光纤、发光二极管、光电二极管的选型,并对传感器的工作进行了分析、调试和必要的改进,给出调试结果及分析,得出本次研究的结论及意义。
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