研究目的
开发一种高分辨率光纤检测系统,能够测量0.01至1000 NTU的宽动态范围浊度,分辨率优于0.01 NTU,适用于远程和狭窄工作空间应用。
研究成果
基于SPDT技术的全光纤结构检测系统可在0.01至1000 NTU的宽动态范围内实现高精度、高稳定性的浊度测量。实验验证了该系统具有宽动态测量范围与高精度的性能优势。结合B-L传输定律与SPDT提出的理论模型能准确描述测量结果。该系统适用于远程及狭窄工作空间中的特定浊度测量场景。
研究不足
该系统的性能取决于光强,必须针对不同浊度范围进行优化。单光子探测??榫哂邢咝怨ぷ鞣段В拗屏丝墒褂玫淖畲蠊馇?。该系统在超远距离测量中的应用受到光源光功率和经济成本的限制。
1:实验设计与方法选择:
该系统采用高灵敏度单光子探测技术(SPDT)和紧凑型光纤集成收发器(FITP)探针结构来传输和收集光信号。结合比尔-朗伯(B-L)定律传输定律与单光子计数理论,提出了一种新型浊度测量理论模型。
2:样本选择与数据来源:
测量了浊度范围为0.01至1000 NTU的标准浊度溶液。
3:01至1000 NTU的标准浊度溶液。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:850 nm DFB尾纤激光器(DBR852S,Thorlabs)、光纤衰减器(VOA850-APC,Throlabs)、单光子探测??椋⊿PCM-AQRH-15)、FPGA(Altera-Cyclone IV)以及用于数据存储的计算机。
4:5)、FPGA(Altera-Cyclone IV)以及用于数据存储的计算机。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:激光照射待测液体,穿过溶液后被平面镜反射,重新聚焦到FITP平面。接收到的光信号被转换为脉冲电信号,并通过脉冲数量进行量化,由FPGA记录并存储在计算机中。
5:数据分析方法:
利用提出的理论模型分析脉冲数量与浊度的关系,在测量范围内显示出良好的指数关系。
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DFB pigtail laser
DBR852S
Thorlabs
Light source in the measurement system
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Fiber optic attenuator
VOA850-APC
Throlabs
Adjust the light intensity in the system
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Single-photon detection module
SPCM-AQRH-15
Detect the optical signals transmitted in the system
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FPGA
Altera-Cyclone IV
Record the number of electrical pulses in a fixed period
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