引用本文:

李辉栋,傅海威,丁继军,等. 基于纤芯失配的马赫-曾德尔干涉pH光纤检测传感器[J]. 光通信技术,2019,43(12):30-33.

基于纤芯失配的马赫-曾德尔干涉pH光纤检测传感器

李辉栋,傅海威,丁继军,雍 振,张 旋,邵 敏

(西安石油大学 陕西省油气井测控技术重点实验室,西安 710065)

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摘要:为了便于检测液体pH值,通过将多模光纤剥除涂覆层后,经过化学腐蚀,在腐蚀区域涂覆对pH敏感的溶胶-凝胶膜,从而制作了一种基于纤芯失配的马赫-曾德尔干涉pH检测传感器。使用光谱仪来检测该传感结构对pH样品溶液的响应光谱,并对响应光谱数据进行分析。实验结果表明:当样品溶液pH值在4.02~10.01范围时,响应光谱波长漂移量与pH值变化呈良好的线性变化规律,pH值每变化1个单位,所检测波谷中心波长向短波方向漂移567 pm。该传感结构经过涂敷之后具有良好的机械强度,可更好地应用于液体的pH检测。

关键词:纤芯失配;溶胶-凝胶;pH

中图分类号:TN256 文献标志码:文章编号:1002-5561(2019)12-0030-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.12.007

0 引言
       液体的pH值是生物医药制造行业的重要指标,因此科研人员研发了多方面检测pH值的传感器,如血液测试、化学实验测试和生物实验测试等。为了满足不同应用场景的实际需求,多种类型的pH传感已被提出和开发,如有传统的pH指示剂、pH试纸、化学萃取、光谱分析和电化学等方法,这些方法应用成熟,也有较长的使用时间,但有些方法检测过程比较繁琐或者检测精度有待提高。随着光纤技术的不断发展,出现了许多类型的pH光纤检测传感器,该类传感器将指示剂的化学性质与光纤的光学性质结合在一起,使传感器的性质可以得到进一步的拓展,如常见的基于反射、荧光和光吸收基化学发光等传感光导纤维 pH 传感器[1,2];也有一部分干涉型光导纤维 pH 传感器,如在光路中接入布喇格光纤光栅、多区域腐蚀等光纤结构[3-10]。基于马赫-曾德尔干涉原理,本文利用纤芯失配[11,12]的方法制作pH光纤检测传感器。

4 结束语
      本文提出了一种基于纤芯失配的马赫-曾德尔干涉pH检测传感器。传感器的光纤结构为SMF-TCF-MMF-TCF-SMF,其中MMF长度为20 mm,TCF长度为2 mm。熔接好光纤结构之后,对MMF部分进行化学腐蚀,在腐蚀区域涂覆对pH敏感的溶胶-凝胶膜,从而制成该传感器。实验中使用光谱仪来检测该传感结构对pH样品溶液的响应光谱,并对响应光谱数据进行分析。实验结果表明该传感结构具有良好的机械强度与响应灵敏度,在生物化学医药方面有良好的应用前景。