光纤荧光传感器.ppt

光纤荧光传感器 主要内容 荧光产生原理 荧光光纤温度传感器 海洋环境监测荧光光纤传感器 发展趋势 一、荧光产生原理 分子能级跃迁示意图 产生过程： 1 分子吸收光能 2 激发 3 去活化 荧光分析法 定量分析：荧光物质浓度——荧光强度 定性分析：荧光光谱形状——荧光峰对 优点：灵敏度高，速度快， 重现性好，取样容易 光纤传感器 光纤荧光传感器 光纤荧光传感器的优点： 信号接收能力强，光散射损失小，对环境敏感度低。小型化，操作简单。抗干扰能力强，绝缘性能好，能在恶劣的环境下工作，灵敏度高。 应的波长 二、应用：荧光光纤温度传感器 温度改变 荧光效应参数发生变化 测量温度时，根据测量的荧光参数不同，分类如下 荧光强度型光纤温度传感器——荧光发射强度 荧光寿命型光纤温度传感器——荧光余辉衰变时间常数（τ） 荧光强度比型光纤温度传感器——不同激发态离子数量比 1 荧光强度型光纤温度传感器 红宝石发射光谱 荧光发射强度与荧光量子效率、温度有关。当荧光量子效率不变时，可通过荧光强度得到被测物温度。 以红宝石为例 红宝石具有两条性质 1温度小于500K时，荧光量子效率与温度无关 2温度升高，峰值单调下降，但各波段辐射总能量不变，峰值处能量和总能量的比值和温度具有一一对应关系 红宝石在620-760nm范围的荧光发射光谱 电子信号处理系统 测量电路增加了参考通道来消除由于激励荧光强度的不稳定造成的误差。 电子信号处理系统的目的是在时间上分离温度依赖和温度不依赖的参考信号 2 荧光寿命型光纤温度传感器 平衡积分法 积分技术原理 ? 3 荧光强度比型光纤温度传感器 三、海洋环境监测荧光光纤传感器 通过测量物质的特征荧光光谱，鉴别被测物的种类和浓度 1被测物本身能在一定的激发光激励下产生自身的特征荧光谱 2被测物本身无荧光，需要采用荧光示踪物质 测量精度、灵敏度高，非接触测量 原理 分类 优点 例：测量海藻中叶绿素a含量的光纤荧光传感器 海藻等浮游植物是海洋生态系统中最主要的初级生产者和能量转换者，海藻的总量、种类对维持海洋生态平衡具有重要意义。通过测量海水中叶绿素的浓度可得到浮游植物的种类、浓度，达到海洋环境监测的目的。 海藻种类 叶绿素a 叶绿素b 叶绿素c 叶绿素d 绿藻 富含 含有 —— —— 褐藻 富含 —— 含有 —— 红藻 富含 —— —— 含有 叶绿素a的吸收光谱和荧光光谱 激发光纤束 荧光接收光纤束 测量系统总体框图 三、发展趋势 利用荧光光纤传感器实现遥感测量 将荧光光纤传感器用于现场实时监测 在极端环境与条件下进行测量 Analyte 2000光纤荧光传感器