CN109490273A - 基于oled光源的光学溶解氧传感器探头及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头及其制造方法，包括圆柱形的探头壳体和封装在探头壳体内的阴极、透明阳极、氧气敏感荧光膜和光电二极管，还包括一OLED光源，所述阴极、OLED光源、透明阳极和氧气敏感荧光膜依次层叠设置，且所述阴极、OLED光源和透明阳极中间均设有通孔，所述光电二极管嵌设在通孔中并贯穿所述阴极、OLED光源和透明阳极；所述OLED光源包括激发光源和参比光源；所述光电二极管外接信号处理线路板。本发明所制造的光学溶解氧传感器探头具有响应时间快、光转换效率高、超低功耗和极高稳定性的特点。

Description

基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头及其制造方法，属于传感器技术领域。
背景技术
溶解氧指的是溶解于水中的分子态氧，是衡量水体水质好坏的关键指标，因此，检测并控制水中溶解氧浓度的高低是实现水质优化的关键环节。随着我国深化环境监测体制机制改革、谋划新时代生态环境监测体系的需要以及国家产业结构优化调整，国内使用的第二代电化学测量技术，因其测量精度有限、操作繁琐、要求频繁维护等缺点已不能满足国内行业的在线监测及综合管理的需求。
随后出现的光学溶解氧传感器采用第三代溶解氧测量技术(光学测量技术)，利用荧光淬灭原理，通过氧气分子与荧光分子的相互作用，将光电二极管接收到的微弱光信号转换为电信号，并采用先进的非线性算法拟合，获得最稳定、最敏感的溶解氧浓度变化，其具有准确度高、响应时间快、免维护、不受制于流速的影响且即插即用的优点，是在线监测的理想方案。
目前光学溶解氧传感器采用的还是传统的半导体发光二极管(LED)光源作为激发光和参比光源。这种LED光源存在功耗高、亮度低、温度使用范围窄、体积大等缺点，这些缺点限制了其在传感器领域的灵活设计与应用。相比于LED而言，OLED存在以下优点：(1)OLED可实现自发光，具有加工制造工艺简单、成本低的优点；(2)与传统的LED相比发光效率更高而功耗低；(3)作为光源视角广，低温特性好，响应时间快，且可以根据厚度和尺寸随意加工。上述优点使得OLED在仪器仪表显示、智能手机以及未来可穿戴器件开发方面具有非常广阔的应用前景。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头及其制造方法，所制造的光学溶解氧传感器探头具有响应时间快、光转换效率高、超低功耗和极高稳定性的特点。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头，包括圆柱形的探头壳体和封装在探头壳体内的阴极、透明阳极、氧气敏感荧光膜和光电二极管，还包括一OLED光源，所述阴极、OLED光源、透明阳极和氧气敏感荧光膜依次层叠设置，且所述阴极、OLED光源和透明阳极中间均设有通孔的圆环形结构，所述光电二极管嵌设在通孔中并贯穿所述阴极、OLED光源和透明阳极；
所述OLED光源包括激发光源和参比光源；
所述光电二极管外接信号处理线路板。
上文中，定义探头壳体的头部所对应的方向为上方，探头壳体的尾部所对应的方向为下方，则所述阴极、OLED光源、透明阳极和氧气敏感荧光膜按照从上到下的方式依次层叠设置。
上述技术方案中，所述透明阳极为由ITO薄膜或导电聚合物薄膜制成的透明阳极。
上述技术方案中，所述阴极和透明阳极之间的电压为3～12VDC。对于所述阴极和透明阳极之间的电压，本发明不做具体限定，典型但非限制性的可以为3VDC、4VDC、5VDC、6VDC、7VDC、8VDC、9VDC、10VDC、11VDC、12VDC。优选为，8VDC。
上述技术方案中，所述激发光源为绿光光源或蓝光光源，所述参比光源为红光光源。
上述技术方案中，所述阴极、OLED光源和透明阳极为圆环形结构。需要说明的是，所述阴极、OLED光源和透明阳极并不仅限于圆环形结构，还可以为方形等其他结构。
上述技术方案中，所述激发光源和参比光源以穿过所述OLED光源所在圆环的圆心的直线为对称轴呈轴对称设置；
或，所述激发光源为外圆环结构，所述参比光源为内圆环结构，所述激发光源与参比光源嵌套设置构成圆环形结构的OLED光源。
上述技术方案中，所述阴极所在圆环的外圆直径等于OLED光源所在圆环的外圆直径；
所述透明阳极所在圆环的外圆直径等于氧气敏感荧光膜所在圆环的外圆直径；
所述OLED光源所在圆环的外圆直径小于透明阳极所在圆环的外圆直径。
本发明还要求保护一种基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头的制造方法，引入OLED光源作为光学溶解氧传感器探头的光源，并将阴极、OLED光源、透明阳极和氧气敏感荧光膜依次层叠后封装在探头壳体中，再将光电二极管依次贯穿阴极、OLED光源和透明阳极后外接到信号处理线路板；
通过调整OLED光源的配方使其一半为激发光源，另一半为参比光源。
上述技术方案中，调整OLED光源的配方，使得激发光源发出绿光或蓝光；
调整OLED光源的配方，使得参比光源发出红光。
本发明的工作原理为：激发光源与氧气敏感荧光膜作用，产生激发红光，光敏二极管采集激发红光与参比光源发出的参比红光并进行对比，定量计算出被测介质中的氧含量与激发红光的变化量，再经信号处理线路板处理获得需要的氧含量参数。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明首次将OLED光源引入光学溶解氧传感器探头的制造加工，采用一种化学光源取代传统和现有的LED物理光源，克服了传统的LED光源强度低、体积大、发光面积有限等难于微小化和集成化的缺点，制造灵敏度高、响应时间快、稳定性高的智能化光学溶解氧传感器探头，具有快速模块化和易于集成的优点。
附图说明
图1是本发明实施例一的光学溶解氧传感器探头的内部结构示意图。
其中：1、探头壳体；2、阴极；3、透明阳极；4、氧气敏感荧光膜；5、光电二极管；6、OLED光源；7、激发光源；8、参比光源；9、信号处理线路板。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：、
参见图1所示，一种基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头，包括圆柱形的探头壳体1和封装在探头壳体内的阴极2、透明阳极3、氧气敏感荧光膜4、光电二极管5和OLED光源6，所述阴极、OLED光源、透明阳极和氧气敏感荧光膜依次层叠设置，且所述阴极、OLED光源和透明阳极均为中间设有通孔的圆环形结构，所述光电二极管嵌设在阴极、OLED光源和透明阳极的通孔中并贯穿所述阴极、OLED光源和透明阳极；
所述OLED光源包括激发光源7和参比光源8，所述激发光源和参比光源以穿过所述OLED光源所在圆环的圆心的直线为对称轴呈轴对称设置，即所述OLED光源的一半为激发光源，另一半为参比光源；
所述光电二极管外接信号处理线路板9。
本实施例中，所述透明阳极为由ITO薄膜或导电聚合物薄膜制成的透明阳极。
本实施例中，所述阴极和透明阳极之间的电压为3VDC。
本实施例中，所述激发光源为绿光光源，所述参比光源为红光光源。
本实施例中，所述阴极所在圆环的外圆直径等于OLED光源所在圆环的外圆直径；
所述透明阳极所在圆环的外圆直径等于氧气敏感荧光膜所在圆环的外圆直径；
所述OLED光源所在圆环的外圆直径小于透明阳极所在圆环的外圆直径。
本发明还公开了一种基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头的制造方法，引入OLED光源作为光学溶解氧传感器探头的光源，并将阴极、OLED光源、透明阳极和氧气敏感荧光膜依次层叠后封装在探头壳体中，再将光电二极管依次贯穿阴极、OLED光源和透明阳极后外接到信号处理线路板；
通过调整OLED光源的配方使其一半为激发光源，另一半为参比光源。
本发明的光学溶解氧传感器探头在使用时，激发光源与氧气敏感荧光膜作用，产生激发红光，光敏二极管采集激发红光与参比光源发出的参比红光并进行对比，定量计算出被测介质中的氧含量与激发红光的变化量，再经信号处理线路板处理获得需要的氧含量参数。
实施例二：
一种基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头，包括圆柱形的探头壳体1和封装在探头壳体内的阴极2、透明阳极3、氧气敏感荧光膜4、光电二极管5和OLED光源6，所述阴极、OLED光源、透明阳极和氧气敏感荧光膜依次层叠设置，且所述阴极、OLED光源和透明阳极均为中间设有通孔的圆环形结构，所述光电二极管嵌设在阴极、OLED光源和透明阳极的通孔中并贯穿所述阴极、OLED光源和透明阳极；
所述OLED光源包括激发光源7和参比光源8，所述激发光源为外圆环结构，所述参比光源为内圆环结构，所述激发光源与参比光源嵌套设置构成圆环形结构的OLED光源；
所述光电二极管外接信号处理线路板9。
本实施例中，所述阴极和透明阳极之间的电压为12VDC。
本实施例中，所述激发光源为蓝光光源，所述参比光源为红光光源。
实施例三：
一种基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头，包括圆柱形的探头壳体1和封装在探头壳体内的阴极2、透明阳极3、氧气敏感荧光膜4、光电二极管5和OLED光源6，所述阴极、OLED光源、透明阳极和氧气敏感荧光膜依次层叠设置，且所述阴极、OLED光源和透明阳极均为中间设有通孔的圆环形结构，所述光电二极管嵌设在阴极、OLED光源和透明阳极的通孔中并贯穿所述阴极、OLED光源和透明阳极；
所述OLED光源包括激发光源7和参比光源8，所述激发光源和参比光源以穿过所述OLED光源所在圆环的圆心的直线为对称轴呈轴对称设置，即所述OLED光源的一半为激发光源，另一半为参比光源；
所述光电二极管外接信号处理线路板9。
本实施例中，所述阴极和透明阳极之间的电压为8VDC。
本实施例中，所述激发光源为绿光光源，所述参比光源为红光光源。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的上述实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头，包括圆柱形的探头壳体和封装在探头壳体内的阴极、透明阳极、氧气敏感荧光膜和光电二极管，其特征在于：还包括一OLED光源，所述阴极、OLED光源、透明阳极和氧气敏感荧光膜依次层叠设置，且所述阴极、OLED光源和透明阳极中间均设有通孔，所述光电二极管嵌设在通孔中并贯穿所述阴极、OLED光源和透明阳极；
所述OLED光源包括激发光源和参比光源；
所述光电二极管外接信号处理线路板。
2.根据权利要求1所述的基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头，其特征在于：所述透明阳极为由ITO薄膜或导电聚合物薄膜制成的透明阳极。
3.根据权利要求1所述的基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头，其特征在于：所述阴极和透明阳极之间的电压为3～12VDC。
4.根据权利要求1所述的基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头，其特征在于：所述激发光源为绿光光源或蓝光光源，所述参比光源为红光光源。
5.根据权利要求1所述的基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头，其特征在于：所述阴极、OLED光源和透明阳极为圆环形结构。
6.根据权利要求5所述的基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头，其特征在于：所述激发光源和参比光源以穿过所述OLED光源所在圆环的圆心的直线为对称轴呈轴对称设置；
或，所述激发光源为外圆环结构，所述参比光源为内圆环结构，所述激发光源与参比光源嵌套设置构成圆环形结构的OLED光源。
7.根据权利要求1所述的基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头，其特征在于：所述阴极所在圆环的外圆直径等于OLED光源所在圆环的外圆直径；
所述透明阳极所在圆环的外圆直径等于氧气敏感荧光膜所在圆环的外圆直径；
所述OLED光源所在圆环的外圆直径小于透明阳极所在圆环的外圆直径。
8.一种基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头的制造方法，其特征在于：引入OLED光源作为光学溶解氧传感器探头的光源，并将阴极、OLED光源、透明阳极和氧气敏感荧光膜依次层叠后封装在探头壳体中，再将光电二极管依次贯穿阴极、OLED光源和透明阳极后外接到信号处理线路板；
通过调整OLED光源的配方使其一半为激发光源，另一半为参比光源。
9.根据权利要求8所述的基于OLED光源的光学溶解氧传感器探头的制造方法，其特征在于：调整OLED光源的配方，使得激发光源发出绿光或蓝光；
调整OLED光源的配方，使得参比光源发出红光。
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