光纤荧光矿物油浓度测量中氙灯与光纤的耦合.PDF

2004年3 传 感 技 术 学 报 第1期 OpticalCouplingofXenonLampandOpticalFiberinthe MeasurementofMineral0ilC0ncentrati0n SHANGLi—ping ，LIUXian—yong ， ~bng-hong ，TIANGuang-jun。 f1．ElectronicE~ ermgInstituteofYanshanUniversit~．QinhtmngdaoHebei066004．China； ＼ 、2．InstituteofInformationandControlEngineering．SouthwestUniversh)oj’Science∞dTechnology，MianyangSichuan621000，China√ Abstract： Inasystem thatmeasuresoilconcentration inwaterusingopticfiberfluorescence，apulsexenon lamp is usedasexcitationlightandthefluorescenceisdetectedinthemeasuringprobe，wherethemineraloilisexcitedbyligIIt transmittedthroughtheopticfibre．Researchshowsthatthecouplingefficiencybetweenthexenonlampna dtheopticfibre has adirectimpactonthesensitivityofthemeasuringsystem ． ， Keywords： opticfibre；xenonlamp；coupling；fluorescence 光纤荧光矿物油浓度测量中氙灯与光纤的耦合 尚丽平 ，刘先勇 ，刘永红 ，田广军 ，1．燕 山大学电气工程学院 ，河北秦皇岛 066004； ＼ ＼2．西南科技大学信息与控制工程学院 ．四川绵阳 621000／ 摘要 ：光纤荧光水中矿物油浓度测量系统以脉冲氙灯作为激发光源 ，激发光通过光纤束传输到测量探头并激发被 测矿物油产生荧光，脉冲氙灯与光纤耦合效率的高低直接影响测量的灵敏度 。分析了短弧脉冲氙灯与光纤直接耦 合的耦合效率及其影响因素，介绍 了FX一1160型脉冲氙灯与石英光纤采用透镜耦合的耦合器 的设计。 关键词 ：光纤 ；氙灯 ；耦合 ；荧光 中图分类号 ：TH83 文献标识码 ：A 文章编号：1004—1699(2004)O1—0129—04 矿物油污染已成为我国水域的主要环境问题之 理工作的光纤荧光矿物油浓度测量系统组成如图 1 一 ， 为掌握污染的动态变化趋势 ，需实时在线检测水 所示 。 中痕量矿物油浓度。矿物油中包括很多荧光物质， 如多环芳烃——萘 、蒽、菲、荧蒽、苯并芘及 间二 甲 苯、邻二甲苯、1，3，5一三 甲苯 、1，2，4一三 甲苯和 1， 2，3一三甲苯等，它们均具有 丌电子的未饱和结构。 流动的丌电子吸收激发能跃迁到较高激发态 ，从激 发态回到基态时发射荧光。由于不同矿物油所含荧 光物质的种类以及各类荧光物质的比例不同，因此 图 1 测量系统的总体方案 在相同激励条件下不同矿物油的荧光光谱具有不同 光源 (脉冲氙灯)发出的光通过光谱滤光得到确 强度和形状。当被测油种和测量仪器确定后