CN104237179A - 一种荧光法光纤传感设备 - Google Patents

一种荧光法光纤传感设备 Download PDF

Info

Publication number
CN104237179A
CN104237179A CN201310235432.6A CN201310235432A CN104237179A CN 104237179 A CN104237179 A CN 104237179A CN 201310235432 A CN201310235432 A CN 201310235432A CN 104237179 A CN104237179 A CN 104237179A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluorescence
photodetector
transmission fibers
optical fiber
pass filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310235432.6A
Other languages
English (en)
Inventor
高培良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Optoelectronic Technology Co Ltd Tianjin Odd Spectrum
GP PHOTONICS Inc
Original Assignee
Optoelectronic Technology Co Ltd Tianjin Odd Spectrum
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Optoelectronic Technology Co Ltd Tianjin Odd Spectrum filed Critical Optoelectronic Technology Co Ltd Tianjin Odd Spectrum
Priority to CN201310235432.6A priority Critical patent/CN104237179A/zh
Publication of CN104237179A publication Critical patent/CN104237179A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明涉及一种荧光法光纤传感设备，包括LED光源、耦合透镜、短波通滤光片、传输光纤、荧光感应材料、第一和第二信号光纤、第一、第二和第三光电探测器，LED光源发出的光通过耦合透镜耦合到传输光纤的输入端，短波通滤光片放置在耦合透镜和传输光纤之间，在所述传输光纤的输出端输出的光照射到所述荧光感应材料上，发出的荧光被传输光纤的输出端接收，并由该光纤的输入端输出后，被所述短波通滤光片反射，并由所述第一光电探测器接收，所述第一信号光纤和第二信号光纤接收所述荧光感应材料的荧光信号并分别输出到所述第一光电探测器和第二光电探测器，通过测定所接收到的荧光的强弱可以检测作用于所述荧光感应材料上的物质的浓度等物理或化学参数。

Description

一种荧光法光纤传感设备
技术领域
本发明属于光电传感领域，特别是一种利用不同物质对荧光光谱的影响效应，和采用光纤作为光信号媒介来实现对物质的物理或化学性能探测的荧光法光纤传感装置。
  背景技术
荧光法传感原理是把能发荧光的分子与一个能够识别某一个检测参数的分子通过化学方法连接到一起形成用于传感的荧光感应材料。通常将荧光感应材料涂在一个透明材料上，用一个具有一定带宽的光源透过透明材料去激发荧光感应材料使其产生一定的荧光，当被检测物存在于被检测的样品时，通过被检测物与识别分子相互作用，引起荧光的淬灭或增强。荧光强度就与被测物质的浓度有关。通过测定荧光强度就能够算出被测物质的含量。由于现代光纤技术的发展，使得光在光纤中的传输的损耗大大降低，因此，采用光纤来传输传感光信号可以实现远距离的传感检测。另外，光纤还有体积小，重量轻，光信号不受电磁干扰，耐腐蚀和高温等优点，因此，特别适用于窄小空间和恶劣环境中的传感检测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用单一传输光纤既作为光源又作为被激发的荧光的传输光纤，使得传感设备的结构简单，采用多个荧光信号接收光纤，可以增强荧光信号的接收强度，由于光纤的低损耗等特点，本发明可以实现远距离和在严酷环境中的传感检测。
 
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：
一种荧光法光纤传感设备，包括LED光源、耦合透镜、短波通滤光片、传输光纤、荧光感应材料、第一信号光纤、第二信号光纤、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器，所述LED光源发出的光通过所述耦合透镜耦合到所述传输光纤的输入端，所述短波通滤光片放置在所述耦合透镜和所述传输光纤之间，并与所述耦合透镜的中心轴线成大约45度角，所述荧光感应材料放置在所述传输光纤的输出端附近，在所述传输光纤的输出端输出的光照射到所述荧光感应材料上，发出的荧光被所述传输光纤的输出端接收，并由该光纤的输入端口输出后，被所述短波通滤光片反射，并由所述第一光电探测器接收，所述第一信号光纤和第二信号光纤设置在接近所述传输光纤的位置，其荧光输人端面与所述传输光纤的输出端面基本平行，接收所述荧光感应材料的荧光信号并分别输出到所述第一光电探测器和第二光电探测器，通过测定所接收到的荧光的强弱可以检测作用于所述荧光感应材料上的物质的浓度等物理或化学参数。
而且，所述LED光源的中心波长比荧光感应材料所发出的荧光波长短。
而且，所述短波通滤光片对所述LED光源发出的光具有高透过率；所述短波通滤光片对所述荧光感应材料发出的荧光具有高反射率。
 而且，所述传输光纤、第一信号光纤和第二信号光纤是一种单模或多模光纤。
而且，所述第一光电探测器、所述第二光电探测器和所述第三光电探测器与所述荧光感应材料发出的荧光光谱具有基本相同的光谱范围。
 
本发明的优点和有益效果为：
1.本荧光法光纤传感设备采用单一传输光纤既作为光源又作为被激发的荧光的传输光纤，使得传感设备的结构简单，采用多个荧光信号接收光纤，可以增强荧光信号的接收强度，由于光纤的低损耗等特点，本发明可以实现远距离和在严酷环境中的传感检测。
2.本荧光法光纤传感设备，结构简洁，尺寸小，设计合理，成本低。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为LED光源的输出光谱示意图；
图3为荧光感应材料所发出的荧光光谱示意图；
图4为短波通滤光片的透射光谱示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
图1为本发明的一个示意图，LED光源2发出的光束4由耦合透镜6聚焦，透过短波通滤波器10，耦合到传输光纤14的输入端口12中，并在传输光纤12的输出端口16输出后照射到荧光感应材料18上，荧光感应材料18产生的荧光是一种发散的光，其部分反射荧光被传输光纤12的输出端口16接收，并由端口12输出，经短波通滤波器10反射后被光电探测器22接收。第一信号光纤24和第二信号光纤32设置在接近传输光纤14的位置，其荧光输人端面26和34与传输光纤14的输出端面16基本平行，接收荧光感应材料18的荧光信号并分别输出到第一光电探测器24和第二光电探测器38。传输光纤14、第一信号光纤24和第二信号光纤32可以根据需要采用多模或单模光纤。一般，将短波通滤波器10设置成与耦合透镜6的轴线成大约45度角。从端口12发出的荧光光束是一种发散的光，经短波通滤波器10反射后，荧光光束20也是一种发散的光，因此，光电探测器22的接收面积以及光电探测器22与短波通滤波器10的距离都会影响光电探测器22接收到的荧光强度，应尽量将光电探测器22放置在紧靠短波通滤波器10的位置，并且选择接收面积比较大的光电探测器，有利于增强接收到的荧光强度。同样，第一信号光纤24和第二信号光纤32的输出端口28和36输出的光也是发散的，应尽量将光电探测器30和38放置在紧靠端口28和38的位置，并选择接收面积比较大的光电探测器30和38，将有利于增强接收到的荧光信号强度。可以将第一信号光纤24和第二信号光纤32的输出端口28和36配置光纤准直器使得输出光为准直光束，这样可以将光电探测器30和38放置在离输出端口28和36比较远的位置。可以将第一信号光纤24和第二信号光纤32的输出端口28和36输出端口捆绑在一起后，采用一个光电探测器来检测荧光信号，这样往往需要光电探测器的接收面积比较大才可行。还可以增加信号光纤的数量和相应的光电探测器数量来增加检测荧光信号的强度。
图2是一个中心波长为λp，光谱的半宽度为△λp的LED光源2的光谱示意图.一般，LED光源的输出光谱比半导体激光器的输出光谱要宽得多，光谱的半宽度△λp可从几纳米到几十纳米，输出的发散角也很大，必须要用耦合透镜才能有效地将LED光源的光束耦合到光纤中。图3是采用荧光法传感设备中的荧光光谱示意图.对于不同的荧光感应材料，荧光光谱的半宽度△λf 为几十到几百纳米的范围，中心波长λf 要比用于激发荧光的光源的中心波长λp长几十到几百纳米。图4是短波通滤光片10的透射光谱示意图。短波通滤光片10的功能就是要使得光束8能够全部透过，而使得由端口12发出的荧光光束能够全部反射。
在实际应用中，由于滤光片10本身的光学插入损耗，经滤光片10透过的光和反射光都会有一些损耗。另外，滤光片10本身从全透到全反射有一个波长变化的梯度，以及光源2的光谱宽度和荧光光谱的宽度，部分荧光可能会透过滤波片，部分光源2的光可能会被反射，这些是实际设计滤光片10时应该考虑的几个因素。另外，光电探测器22、30和38荧光感应材料18发出的荧光光谱应具有基本相同的光谱范围。
本发明的创新点在于：本荧光法光纤传感设备采用单一传输光纤既作为光源又作为被激发的荧光的传输光纤，使得传感设备的结构简单，采用多个荧光信号接收光纤，可以增强荧光信号的接收强度，由于光纤的低损耗等特点，本发明可以实现远距离和在严酷环境中的传感检测。

Claims (5)

1.一种荧光法光纤传感设备，包括LED光源、耦合透镜、短波通滤光片、传输光纤、荧光感应材料、第一信号光纤、第二信号光纤、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器，所述LED光源发出的光通过所述耦合透镜耦合到所述传输光纤的输入端，所述短波通滤光片放置在所述耦合透镜和所述传输光纤之间，并与所述耦合透镜的中心轴线成大约45度角，所述荧光感应材料放置在所述传输光纤的输出端附近，在所述传输光纤的输出端输出的光照射到所述荧光感应材料上，发出的荧光被所述传输光纤的输出端接收，并由该光纤的输入端口输出后，被所述短波通滤光片反射，并由所述第一光电探测器接收，所述第一信号光纤和第二信号光纤设置在接近所述传输光纤的位置，其荧光输人端面与所述传输光纤的输出端面基本平行，接收所述荧光感应材料的荧光信号并分别输出到所述第一光电探测器和第二光电探测器，通过测定所接收到的荧光的强弱可以检测作用于所述荧光感应材料上的物质的浓度等物理或化学参数。
2.根据权利1所述的一种荧光法光纤传感设备，其特征在于：所述LED光源的中心波长比荧光感应材料所发出的荧光波长短。
3.根据权利1所述的一种荧光法光纤传感设备，其特征在于：所述短波通滤光片对所述LED光源发出的光具有高透过率；所述短波通滤光片对所述荧光感应材料发出的荧光具有高反射率。
4.根据权利1所述的一种荧光法光纤传感设备，其特征在于：所述传输光纤、第一信号光纤和第二信号光纤是一种单模或多模光纤。
5.根据权利1所述的一种荧光法光纤传感设备，其特征在于：所述第一光电探测器、所述第二光电探测器和所述第三光电探测器与所述荧光感应材料发出的荧光光谱具有基本相同的光谱范围。
CN201310235432.6A 2013-06-14 2013-06-14 一种荧光法光纤传感设备 Pending CN104237179A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310235432.6A CN104237179A (zh) 2013-06-14 2013-06-14 一种荧光法光纤传感设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310235432.6A CN104237179A (zh) 2013-06-14 2013-06-14 一种荧光法光纤传感设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104237179A true CN104237179A (zh) 2014-12-24

Family

ID=52225686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310235432.6A Pending CN104237179A (zh) 2013-06-14 2013-06-14 一种荧光法光纤传感设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104237179A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104865231A (zh) * 2015-05-25 2015-08-26 南京信息工程大学 一种多通道光学溶解氧测量装置及测量方法
CN106018278A (zh) * 2016-07-11 2016-10-12 上海爱涛信息科技有限公司 一种用于荧光检测的小型化光电模块
CN107064095A (zh) * 2017-06-02 2017-08-18 安徽大学 双波长量子点荧光探针呋喃酚酮检测装置及其检测方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2530263Y (zh) * 2002-03-08 2003-01-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 检测生物荧光的光纤传感器
CN1543914A (zh) * 2003-11-10 2004-11-10 哈尔滨工业大学 二极管激光器激光光谱癌症诊断仪
CN2837836Y (zh) * 2005-11-24 2006-11-15 复旦大学附属中山医院 光纤感受器用实时荧光检测系统
KR20080064422A (ko) * 2007-01-05 2008-07-09 전남대학교산학협력단 광센서 프로브 및 이를 이용한 검출방법
CN102103082A (zh) * 2009-12-16 2011-06-22 中国科学院大连化学物理研究所 一种多光路光纤荧光传感器
CN102103081A (zh) * 2009-12-16 2011-06-22 中国科学院大连化学物理研究所 一种集束光纤荧光传感器
CN102401703A (zh) * 2011-08-23 2012-04-04 北京东方锐择科技有限公司 基于荧光光纤测温的微波测温系统
CN203287318U (zh) * 2013-06-14 2013-11-13 天津奇谱光电技术有限公司 一种荧光法光纤传感设备

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2530263Y (zh) * 2002-03-08 2003-01-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 检测生物荧光的光纤传感器
CN1543914A (zh) * 2003-11-10 2004-11-10 哈尔滨工业大学 二极管激光器激光光谱癌症诊断仪
CN2837836Y (zh) * 2005-11-24 2006-11-15 复旦大学附属中山医院 光纤感受器用实时荧光检测系统
KR20080064422A (ko) * 2007-01-05 2008-07-09 전남대학교산학협력단 광센서 프로브 및 이를 이용한 검출방법
CN102103082A (zh) * 2009-12-16 2011-06-22 中国科学院大连化学物理研究所 一种多光路光纤荧光传感器
CN102103081A (zh) * 2009-12-16 2011-06-22 中国科学院大连化学物理研究所 一种集束光纤荧光传感器
CN102401703A (zh) * 2011-08-23 2012-04-04 北京东方锐择科技有限公司 基于荧光光纤测温的微波测温系统
CN203287318U (zh) * 2013-06-14 2013-11-13 天津奇谱光电技术有限公司 一种荧光法光纤传感设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
D E. YOSHIDA ET AL.: "development of fiber optic fluoroimmunoassay: proximal vs. distal end collection geometries of a fiber sensor", 《SPIE PROCEEDINGS》, vol. 904, 8 April 1988 (1988-04-08), pages 57 - 62 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104865231A (zh) * 2015-05-25 2015-08-26 南京信息工程大学 一种多通道光学溶解氧测量装置及测量方法
CN104865231B (zh) * 2015-05-25 2017-07-28 南京信息工程大学 一种多通道光学溶解氧测量方法
CN106018278A (zh) * 2016-07-11 2016-10-12 上海爱涛信息科技有限公司 一种用于荧光检测的小型化光电模块
CN107064095A (zh) * 2017-06-02 2017-08-18 安徽大学 双波长量子点荧光探针呋喃酚酮检测装置及其检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11112316B2 (en) Optical fiber temperature sensor
CN102261966B (zh) 荧光光纤测温光学系统
CN101929955B (zh) 光纤布拉格光栅折射率传感器
CN103969221A (zh) 基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器
CN105136909B (zh) 一种基于阵列波导光栅的多通道声发射传感解调系统
CN102269573A (zh) 一种准分布式复合材料结构应变和温度检测系统
CN103808692B (zh) 一种马赫-曾德干涉仪与微腔级联的强度探测型传感器
CN105044030A (zh) 光纤纤间倏逝场耦合折射率计及其检测方法
CN105223181A (zh) 一种荧光检测装置
CN113721173B (zh) 一种基于反射式双向泵浦的光纤serf原子磁力仪装置
CN104458587A (zh) 多通道无标记生物传感光纤系统
CN109490235A (zh) 基于光纤Sagnac环与光纤FP腔级联增敏的光谱探测型气体传感器
Peng et al. Compact surface plasmon resonance imaging sensing system based on general optoelectronic components
CN203672786U (zh) 一种双波长调制痕量物质光电检测装置
CN105548023A (zh) 一种基于光纤谐振腔的倏逝波型光声光谱微量气体传感器及测量方法
CN104237179A (zh) 一种荧光法光纤传感设备
CN105044033A (zh) 一种强度解调型光纤气体传感装置
CN203287318U (zh) 一种荧光法光纤传感设备
CN104251848A (zh) 一种荧光法光纤传感仪器
CN104236604A (zh) 一种荧光法光纤传感器
CN205038162U (zh) 一种荧光检测装置
CN203287027U (zh) 一种荧光法光纤传感器
CN201373781Y (zh) 半导体吸收式光纤温度检测装置
CN109900646A (zh) 光纤式双模态成像系统及光纤式双模态成像方法
CN109507128A (zh) 基于fp干涉计并联结构及光热技术的强度探测型气体传感器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20141224