RU2790540C1 - Fiber optic device for assessing the purity of water - Google Patents

Fiber optic device for assessing the purity of water Download PDF

Info

Publication number
RU2790540C1
RU2790540C1 RU2022119931A RU2022119931A RU2790540C1 RU 2790540 C1 RU2790540 C1 RU 2790540C1 RU 2022119931 A RU2022119931 A RU 2022119931A RU 2022119931 A RU2022119931 A RU 2022119931A RU 2790540 C1 RU2790540 C1 RU 2790540C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
laser
purity
optical
light guide
Prior art date
Application number
RU2022119931A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Исаакович Юсупов
Original Assignee
Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" filed Critical Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук"
Application granted granted Critical
Publication of RU2790540C1 publication Critical patent/RU2790540C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: ecology and biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to ecology and biotechnology, in particular to devices for the study of water, and can be used to assess the purity of water, including its microbiological quality indicators. The claimed fiber-optic device for assessing the purity of water contains a main laser, a test beam laser, light guides and a cuvette with water. In this case, the main laser along the beam is connected in series through a light guide to an optical mixer, an optical splitter, and through a final light guide to a cuvette with analyzed water, and a test beam laser is connected to an optical mixer. The optical coupler is connected to the water purity indicator through a light guide through a photodetector. As the main laser, an infrared laser with an absorption coefficient of 5 1/cm or more is used, and as a probe beam laser, a visible light laser is used. A frequency meter is used as an indicator of the degree of water purity.
EFFECT: creation of a device for evaluating the purity of water with high sensitivity, which makes it possible to carry out an accurate operational measurement of the purity of water by immersing the end of an optical fiber in a water sample.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к экологии и биотехнологии, в частности к устройствам для исследования воды, и может применяться для оценки чистоты воды, в том числе ее микробиологических показателей качества.The invention relates to ecology and biotechnology, in particular to devices for the study of water, and can be used to assess the purity of water, including its microbiological quality indicators.

Вода является одним из наиболее распространенных реагентов, используемых в современных технологических, биотехнологических и лабораторных процессах, при этом во многих случаях требуется особо очищенная вода. С точки зрения экологических рисков необходимо отслеживать микробиологические показатели качества воды, в которой могут размножиться различные бактерии и вирусы. Поэтому в настоящее время существует потребность в осуществлении контроля качества воды и степени ее чистоты.Water is one of the most common reagents used in modern technological, biotechnological and laboratory processes, and in many cases highly purified water is required. From the point of view of environmental risks, it is necessary to monitor the microbiological indicators of water quality, in which various bacteria and viruses can multiply. Therefore, at present there is a need to monitor the quality of water and the degree of its purity.

Известны сенсоры для обнаружения различных загрязнений в воде, которые основаны на измерении электрического сигнала при их погружении в пробу воды (Rhoades, J. D. (1996). Salinity: Electrical conductivity and total dissolved solids. Methods of soil analysis: Part 3 chemical methods, 5, 417-435). Недостатком таких сенсоров является низкая чувствительность при малой концентрации примесей, а также то, что они чувствительно только к примеси, меняющей при растворении электропроводность воды.Sensors are known for detecting various contaminants in water, which are based on measuring an electrical signal when they are immersed in a water sample (Rhoades, J. D. (1996). Salinity: Electrical conductivity and total dissolved solids. Methods of soil analysis: Part 3 chemical methods, 5, 417-435). The disadvantage of such sensors is their low sensitivity at low concentrations of impurities, as well as the fact that they are sensitive only to impurities that change the electrical conductivity of water upon dissolution.

Известно устройство для оценки чистоты воды (CN 202735253 U China), которое контролирует мутность воды по уровню рассеяния оптического сигнала. Недостатком известного устройства является низкая чувствительность при малой концентрации примесей, когда уровень рассеянного сигнала незначителен.A device for assessing the purity of water (CN 202735253 U China) is known, which controls the turbidity of water by the level of scattering of the optical signal. The disadvantage of the known device is the low sensitivity at a low concentration of impurities, when the level of the scattered signal is negligible.

Этих недостатков лишено устройство (Lacapmesure, А. М., Martinez, О. Е., & Kunik, D. (2020). Device for real-time monitoring of oil-in-water and suspended solids based on thermal lens spectrometry and light scattering. Applied Optics, 59(13), D138-D147), выбранное в качестве прототипа.Device for real-time monitoring of oil-in-water and suspended solids based on thermal lens spectrometry and light scattering. Applied Optics, 59(13), D138-D147) selected as a prototype.

Устройство состоит из основного лазера, лазера пробного луча, оптической системы, прозрачной кюветы с измеряемой жидкостью и фотодетектора. В качестве основного лазера использовался Nd:YAG лазер с длиной волны 532 нм мощностью 100 мВт. В качестве лазера пробного луча использовался лазер с длиной волны 780 нм мощностью 500 мкВт и гауссовым распределением интенсивности в пучке. Известное устройство позволяет измерять наличие примесей в воде с концентрацией от 100 ppm.The device consists of a main laser, a probe beam laser, an optical system, a transparent cuvette with the measured liquid, and a photodetector. The main laser was a Nd:YAG laser with a wavelength of 532 nm and a power of 100 mW. A laser with a wavelength of 780 nm, a power of 500 μW and a Gaussian intensity distribution in the beam was used as a probe beam laser. The known device allows you to measure the presence of impurities in water with a concentration of 100 ppm.

Принцип работы известного устройства состоит в следующем. С помощью оптической системы лучи основного лазера и лазера пробного луча соосно направляются на стенку прозрачной кюветы с пробой воды, а прошедшие кювету пробные лучи поступают на фотодетектор. В зависимости от степени чистоты жидкости, находящейся в прозрачной кювете, в ней в результате поглощения излучения основного лазера создается тепловая линза, изменяющая показатель преломления воды. Пробные лучи, проходя через эту тепловую линзу расфокусируются из-за появления уменьшенного по сравнению с окружающей жидкостью показателя преломления. В результате этой расфокусировки напряжение на выходе фото детектора уменьшается. По степени уменьшения сигнала с фотодетектора судят о степени чистоты жидкости в ячейке.The principle of operation of the known device is as follows. With the help of an optical system, the beams of the main laser and the probe beam laser are directed coaxially to the wall of a transparent cuvette with a water sample, and the probe beams that have passed through the cuvette are fed to a photodetector. Depending on the degree of purity of the liquid in the transparent cuvette, as a result of the absorption of radiation from the main laser, a thermal lens is created in it, which changes the refractive index of water. The test rays passing through this thermal lens are defocused due to the appearance of a refractive index that is reduced compared to the surrounding liquid. As a result of this defocusing, the photodetector output voltage decreases. The degree of purity of the liquid in the cell is judged by the degree of signal reduction from the photodetector.

Основным недостатком известного устройства является необходимость использования прозрачной кюветы, что не позволяет проводить измерение чистоты воды путем погружения датчика в пробу воды, что удобно и часто необходимо для практических целей.The main disadvantage of the known device is the need to use a transparent cuvette, which does not allow measuring the purity of water by immersing the sensor in a water sample, which is convenient and often necessary for practical purposes.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для оценки чистоты воды с высокой чувствительностью, позволяющего проводить точное оперативное измерение чистоты воды путем погружения торца оптического волокна в пробу воды. При этом отпадает необходимость в использовании прозрачной кюветы, что является обязательным условием для технического решения в соответствии с прототипом.The objective of the present invention is to create a device for evaluating the purity of water with high sensitivity, which allows for an accurate operational measurement of the purity of water by immersing the end of an optical fiber in a water sample. This eliminates the need to use a transparent cuvette, which is a prerequisite for technical solutions in accordance with the prototype.

Техническим результатом является создание устройство для оценки чистоты воды, содержащего основной лазер, лазер пробного луча, световоды и кювету с водой, в котором основной лазер по ходу луча последовательно через световод подключен к оптическому смесителю, оптическому делителю и через конечный световод к кювете с анализируемой водой, лазер пробного луча подключен к оптическому смесителю, а оптический ответвитель по световоду через фотоприемник подключен к индикатору степени чистоты воды. В качестве основного лазера применяется инфракрасный лазер, обеспечивающий коэффициент поглощения 5 1/см или более, а в качестве лазера пробного луча лазер света видимого диапазона. В качестве индикатора степени чистоты воды применен частотомер.The technical result is the creation of a device for assessing the purity of water, containing the main laser, the probe beam laser, light guides and a cuvette with water, in which the main laser along the beam is connected sequentially through the light guide to an optical mixer, an optical splitter and through the final light guide to the cuvette with analyzed water , the probe beam laser is connected to an optical mixer, and the optical coupler is connected via a light guide through a photodetector to an indicator of the degree of water purity. As the main laser, an infrared laser with an absorption coefficient of 5 1/cm or more is used, and as a probe beam laser, a visible light laser is used. A frequency meter is used as an indicator of the degree of water purity.

В устройстве излучение основного лазера, хорошо поглощающееся в воде, заводится в воду посредством оптического волокна, одновременно с ним к торцу волокна подводится излучение пробного лазера, которое отражается от торца и регистрируется фотоприемником, а по усредненному периоду между импульсами с выхода фотоприемника судят о чистоте пробы воды.In the device, the radiation of the main laser, which is well absorbed in water, is introduced into the water through an optical fiber, simultaneously with it, the radiation of a probe laser is supplied to the end of the fiber, which is reflected from the end and recorded by a photodetector, and the purity of the sample is judged by the average period between pulses from the output of the photodetector. water.

Существо изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.

Фиг. 1 - схема устройства;Fig. 1 - diagram of the device;

Фиг. 2 - зарегистрированный в течение времени t≈4 с сигнал с выхода фотоприемника при использовании дистиллированной воды высокой очистки с концентрацией примеси С0=0, C1=50 ppm (50 мг NaCl на литр) и С2=100 ppm (100 мг NaCl на литр) при мощности лазера 1.5 Вт.Fig. 2 - registered during the time t≈4 s signal from the output of the photodetector when using highly purified distilled water with an impurity concentration C 0 =0, C 1 =50 ppm (50 mg NaCl per liter) and C 2 =100 ppm (100 mg NaCl per liter) at a laser power of 1.5 W.

Устройство содержит основной лазер 1, световод (оптическое волокно) - 2, пробный лазер 3, оптический смеситель 4, оптический ответвитель 5, фотоприемник 6, индикатор 7 степени чистоты воды. Исследуемая вода 8 налита в кювету 9.The device comprises a main laser 1, a light guide (optical fiber) - 2, a probe laser 3, an optical mixer 4, an optical coupler 5, a photodetector 6, and an indicator 7 of the degree of water purity. The investigated water 8 is poured into the cuvette 9.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Излучение от основного лазера 1 и пробного лазера 3 первоначально поступает на оптический смеситель 4, в результате чего на выходе смесителя появляется суммарное излучение как основного лазера (инфракрасного), так и пробного (видимого диапазона). Это суммарное излучение далее поступает на оптический ответвитель 5, а затем, свободно проходя его, попадает на торец волокна 2, погруженного в исследуемую воду 8, налитую в кювету 9. Излучение пробного лазера, отраженное от торца волокна 2, попадает на оптический ответвитель 5 и ответвляется в сторону фотоприемника 6, подключенного к индикатору 7 степени чистоты воды. Следует отметить, что наличие кюветы 8 с водой не является обязательным. Световод 2 может быть погружен в любую емкость, содержащую исследуемую воду.The radiation from the main laser 1 and the probe laser 3 initially enters the optical mixer 4, as a result of which the total radiation of both the main laser (infrared) and the probe (visible range) appears at the output of the mixer. This total radiation then enters the optical coupler 5, and then, passing it freely, hits the end of the fiber 2, immersed in the test water 8, poured into the cuvette 9. The probe laser radiation, reflected from the end of the fiber 2, falls on the optical coupler 5 and branches off towards the photodetector 6 connected to the indicator 7 of the degree of water purity. It should be noted that the presence of a cuvette 8 with water is not mandatory. The light guide 2 can be immersed in any container containing the investigated water.

В результате поглощения лазерной энергии основного лазера небольшой объем воды вблизи торца нагревается до температуры Т, превышающей температуру кипения. При достижении определенного значения температуры в указанном объеме происходит взрывное кипение воды (Юсупов В.И. Образование сверхкритической воды под воздействием лазерного излучения // СКФ-ТП. 2019. Т. 14. №1. С. 71-83.). В результате этого образуется расширяющийся пузырек, который после достижения своего максимального размера схлопывается. Таким образом, при возникновении на торце волокна пузырька уровень отраженного от торца волокна излучения пробного лазера возрастает, а после схлопывания пузырька возвращается к прежним значениям. Индикатор степени чистоты воды 7 на основании усредненных значений промежутков между импульсами показывает чистоту воды.As a result of the absorption of laser energy from the main laser, a small volume of water near the end is heated to a temperature T exceeding the boiling point. When a certain temperature value is reached in the specified volume, explosive boiling of water occurs (Yusupov V.I. Formation of supercritical water under the influence of laser radiation // SKF-TP. 2019. V. 14. No. 1. P. 71-83.). As a result, an expanding bubble is formed, which, after reaching its maximum size, collapses. Thus, when a bubble appears at the end of the fiber, the level of the probe laser radiation reflected from the end of the fiber increases, and after the bubble collapses, it returns to the previous values. The water purity indicator 7 shows the purity of the water based on the average values of the intervals between pulses.

Физика протекающего процесса следующая.The physics of the ongoing process is as follows.

При попадании света со стороны волокна на его торец, граничащий со средой с показателем преломления, отличным от показателя преломления материала волокна (кварца), происходит его частичное отражение от границы кварц/среда. Когда пузырька на торце нет, то этой средой является вода с показателем преломления 1.33. Когда возникает пузырек, то граничащей средой становится пар и газ, и показатель преломления уменьшается практически до единицы. В результате этого, уровень отраженного от торца света (пробного лазера) значительно увеличивается.When light from the side of the fiber hits its end, which borders on a medium with a refractive index different from the refractive index of the fiber material (quartz), it is partially reflected from the quartz/medium interface. When there is no bubble at the end, this medium is water with a refractive index of 1.33. When a bubble appears, vapor and gas become the boundary medium, and the refractive index decreases to almost unity. As a result, the level of light reflected from the end (probe laser) increases significantly.

В отличие от прототипа, предлагаемое устройство основано не на эффекте расфокусировки пробного луча тепловой линзой, а на том, что при периодическом возникновении пузырьков у торца волокна уровень отраженного от торца излучения пробного лазера на некоторое время возрастает, и период между появлением этих импульсов зависит от чистоты воды, что не требует проведения измерений на просвет и позволяет обойтись без прозрачной кюветы.Unlike the prototype, the proposed device is not based on the effect of defocusing the probe beam with a thermal lens, but on the fact that with the periodic appearance of bubbles at the end of the fiber, the level of the probe laser radiation reflected from the end increases for some time, and the period between the appearance of these pulses depends on the purity water, which does not require transmission measurements and eliminates the need for a transparent cuvette.

Конкретное оформление заявляемого устройства, а именно, основной лазер, волокно, пробный лазер, оптический смеситель, оптический ответвитель, фотоприемник и кювета могут быть стандартными. В качестве фотоприемника может быть использован любой фотодиод с усилителем, чувствительный к излучению пробного лазера. Для эффективной работы устройства необходимо, чтобы длина волны лазерного излучения основного лазера хорошо поглощалась в воде, а мощности при этом было достаточно, чтобы перед торцом волокна периодически возникало взрывное кипение воды. Индикатор степени чистоты воды может быть выполнен на базе стандартного частотомера. Мощность лазерного излучения, диаметр волокна и постоянная времени детектора зависят от поставленной задачи.The specific design of the proposed device, namely, the main laser, fiber, probe laser, optical mixer, optical coupler, photodetector and cuvette can be standard. Any photodiode with an amplifier sensitive to the probe laser radiation can be used as a photodetector. For efficient operation of the device, it is necessary that the wavelength of the laser radiation of the main laser is well absorbed in water, while the power is sufficient to periodically cause explosive boiling of water in front of the fiber end. The water purity indicator can be made on the basis of a standard frequency meter. The laser power, fiber diameter, and detector time constant depend on the task at hand.

Автором был изготовлен образец устройства для оценки чистоты воды. Использовался непрерывный лазер ЛС-1,56 (ИРЭ-Полюс, РФ) с длиной волны λ=1.56 мкм мощностью 1-5 Вт, состыкованный с кварцевым волокном с диаметром светопроводящей жилы 400 мкм. В качестве индикатора степени чистоты воды использовался стандартный частотомер. В качестве пробного лазера использовался непрерывный полупроводниковый лазерный источник с длиной волны 532 нм мощностью 5 мВт.The author made a sample device for assessing the purity of water. We used a continuous laser LS-1.56 (IRE-Polyus, RF) with a wavelength of λ=1.56 μm and a power of 1–5 W, coupled to a quartz fiber with a light-conducting core diameter of 400 μm. A standard frequency meter was used as an indicator of the degree of water purity. A cw semiconductor laser source with a wavelength of 532 nm and a power of 5 mW was used as a test laser.

Из фигуры 2 видно, что в случае использования самой чистой воды (С0=0) регистрируется сигнал с максимальным усредненным периодом между импульсами Δt0=440±90 мс. По мере увеличения уровня загрязнения значение усредненного периода между импульсами монотонно уменьшается до Δt1=150±35 мс (при концентрации С1) и далее до Δt2=57±11 мс (при концентрации С2).Figure 2 shows that in the case of using the purest water (C 0 =0) a signal is recorded with the maximum average period between pulses Δt 0 =440±90 ms. As the pollution level increases, the value of the average period between pulses decreases monotonically to Δt 1 =150±35 ms (at a concentration of C 1 ) and further to Δt 2 =57±11 ms (at a concentration of C 2 ).

Продемонстрированный экспериментально (фигура 2) эффект уменьшения усредненного периода между импульсами (Δt) с увеличением уровня загрязнения воды можно объяснить, исходя из физики процесса. При нагреве воды лазерным излучением нагреваемый объем на фазовой диаграмме воды переходит в так называемую метастабильную область (Skripov, V. P.; Sinitsyn, Ε. Ν.; Pavlov, P. Α.; Ermakov, G. V., Muratov, G. N.; Bulanov, Ν. V.; Baidakov, V. G. Thermophysical properties of liquids in the metastable (superheated) state; Gordon and Breach Science Publishers: New York, 1988), в которой температура Τ больше температуры кипения Т0 при данном давлении. При достижении некоторой критической температуры Ткр из-за возникших флуктуаций происходит взрывное кипение (Юсупов В.И. Образование сверхкритической воды под воздействием лазерного излучения // СКФ-ТП. 2019. Т. 14. №1. С. 71-83). При этом часть объема перегретой воды переходит в сжатый до высоких давлений пар с образованием быстро расширяющегося парогазового пузырька. Достигнув своего максимального размера этот пузырек схлопывается. Вода перед торцом перемешивается и процесс лазерного нагрева запускается снова. Чем вода чище, тем величина перегрева Ткр0 больше. Соответственно, будет больше и время до образования следующего пузырька на торце лазерного волокна. При увеличении концентрации примеси взрывное кипение будет происходить при все более низких значениях перегрева, поэтому промежутки между образованиями пузырьков на торце волокна будут последовательно уменьшаться.The experimentally demonstrated (figure 2) effect of decreasing the average period between pulses (Δt) with increasing water pollution can be explained based on the physics of the process. When water is heated by laser radiation, the heated volume on the phase diagram of water passes into the so-called metastable region (Skripov, VP; Sinitsyn, E. N.; Pavlov, P. A.; Ermakov, GV, Muratov, GN; Bulanov, N. V. ; Baidakov, VG Thermophysical properties of liquids in the metastable (superheated) state; Gordon and Breach Science Publishers: New York, 1988), in which the temperature Τ is greater than the boiling point T 0 at a given pressure. When a certain critical temperature Tcr is reached, explosive boiling occurs due to fluctuations (Yusupov V.I. Formation of supercritical water under the influence of laser radiation // SKF-TP. 2019. V. 14. No. 1. P. 71-83). In this case, part of the volume of superheated water passes into steam compressed to high pressures with the formation of a rapidly expanding gas-vapor bubble. Having reached its maximum size, this bubble collapses. The water in front of the end is mixed and the laser heating process starts again. The cleaner the water, the greater the amount of overheating T cr -T 0 . Accordingly, the time before the formation of the next bubble at the end of the laser fiber will also be longer. As the impurity concentration increases, explosive boiling will occur at increasingly lower values of superheat, so the intervals between the formation of bubbles at the end of the fiber will consistently decrease.

Возникновение импульсов на выходе фотодетектора при появлении пузырька на торце волокна объясняется тем, что мощность отраженного от торца волокна излучения пробного лазера, которое регистрирует фотодетектор, зависит от показателей преломления кварцевого волокна n0=1.46 и среды у торца. До появления пузырька этой средой была вода с показателем преломления n1=1.33. При появлении пузырька на торце волокна граничащей с кварцем средой становится пар и газ, и показатель преломления среды уменьшается практически до n2≈1. В результате этого, согласно формуле Френеля для коэффициента отражения, мощность отраженного излучения пробного лазера на время существования пузырька возрастет с R1=[(n1-n0)/(n1+n0)]]2⋅100%=0.2% до R2=[(n2-n0)/(n2+n0)]]2⋅100%=3.5%. Это приведет к кратковременному и значительному увеличению сигнала на выходе фотоприемника.The appearance of pulses at the output of the photodetector when a bubble appears at the end of the fiber is explained by the fact that the power of the probe laser radiation reflected from the end of the fiber, which is recorded by the photodetector, depends on the refractive indices of the quartz fiber n 0 = 1.46 and the medium at the end. Before the appearance of the bubble, this medium was water with a refractive index n 1 =1.33. When a bubble appears at the end of the fiber, the medium adjacent to quartz becomes vapor and gas, and the refractive index of the medium decreases almost to n 2 ≈1. As a result, according to the Fresnel formula for the reflection coefficient, the power of the reflected radiation of the probe laser for the duration of the existence of the bubble will increase from R 1 =[(n 1 -n 0 )/(n1+n0)]] 2 ⋅100%=0.2% to R 2 =[(n 2 -n 0 )/(n 2 +n 0 )]] 2 ⋅100%=3.5%. This will lead to a short-term and significant increase in the signal at the output of the photodetector.

Для практического использования предлагаемое устройство должно быть предварительно откалибровано путем построения зависимости усредненных периодов между импульсами на выходе фотоприемника от концентрации исследуемой примеси. Во время контроля или измерений по экспериментально определенному значению усредненного периода и калибровочной кривой определяется искомая концентрация примеси.For practical use, the proposed device must be pre-calibrated by plotting the dependence of the average periods between pulses at the output of the photodetector on the concentration of the impurity under study. During control or measurements, the desired impurity concentration is determined by the experimentally determined value of the average period and the calibration curve.

Автором были проведены подобные испытания устройства с использованием лазеров с другими длинами волн, также хорошо поглощающихся в воде: 1.47 мкм и 1.94 мкм, которые также показали высокую чувствительность к примесям в широком диапазоне мощностей. При этом, устройство может не содержать кювету. Это делает его удобным, например, для оперативной оценки чистоты воды различных природных источников и водоемов.The author carried out similar tests of the device using lasers with other wavelengths, which are also well absorbed in water: 1.47 µm and 1.94 µm, which also showed high sensitivity to impurities in a wide power range. In this case, the device may not contain a cuvette. This makes it convenient, for example, for the rapid assessment of the purity of water from various natural sources and reservoirs.

Таким образом, показано, что созданное устройство промышленно применимо для оценки чистоты воды, обладает хорошей чувствительностью и позволяет проводить оперативное измерение чистоты воды путем погружения торца волокна в пробу воды.Thus, it has been shown that the developed device is industrially applicable for assessing the purity of water, has good sensitivity, and allows one to quickly measure the purity of water by immersing the end of the fiber in a water sample.

Claims (3)

1. Оптоволоконное устройство для оценки чистоты воды, содержащее основной лазер, лазер пробного луча, световоды и кювету с водой, отличающееся тем, что основной лазер по ходу луча последовательно через световод подключен к оптическому смесителю, оптическому делителю и через конечный световод к кювете с анализируемой водой, лазер пробного луча подключен к оптическому смесителю, а оптический ответвитель по световоду через фотоприемник подключен к индикатору степени чистоты воды.1. An optical fiber device for assessing the purity of water, containing a main laser, a probe beam laser, light guides, and a cuvette with water, characterized in that the main laser along the beam is connected in series through a light guide to an optical mixer, an optical splitter, and through a final light guide to a cuvette with analyzed water. water, the probe beam laser is connected to an optical mixer, and the optical coupler is connected via a light guide through a photodetector to an indicator of the degree of water purity. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве основного лазера применяется инфракрасный лазер, обеспечивающий коэффициент поглощения 5 1/см или более, а в качестве лазера пробного луча лазер света видимого диапазона.2. The device according to claim 1, characterized in that an infrared laser is used as the main laser, providing an absorption coefficient of 5 1/cm or more, and a visible light laser as a probe beam laser. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в качестве индикатора степени чистоты воды применен частотомер.3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that a frequency meter is used as an indicator of the degree of water purity.
RU2022119931A 2022-07-20 Fiber optic device for assessing the purity of water RU2790540C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2790540C1 true RU2790540C1 (en) 2023-02-22

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2164685C1 (en) * 1999-12-28 2001-03-27 Тверская медакадемия Method of examining water purity
CN202735253U (en) * 2012-07-13 2013-02-13 上海海争电子科技有限公司 Laser source water quality monitoring system based on Internet of things
CN103323400A (en) * 2013-06-06 2013-09-25 上海物联网有限公司 Multi-parameter integrated water quality on-line monitoring sensing system
CN104596990A (en) * 2015-01-23 2015-05-06 中国农业大学 Two-channel optical fiber method and sensor for measuring turbidity
US20160356713A1 (en) * 2015-06-07 2016-12-08 Ecomo Inc. Inline water contaminant detector

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2164685C1 (en) * 1999-12-28 2001-03-27 Тверская медакадемия Method of examining water purity
CN202735253U (en) * 2012-07-13 2013-02-13 上海海争电子科技有限公司 Laser source water quality monitoring system based on Internet of things
CN103323400A (en) * 2013-06-06 2013-09-25 上海物联网有限公司 Multi-parameter integrated water quality on-line monitoring sensing system
CN104596990A (en) * 2015-01-23 2015-05-06 中国农业大学 Two-channel optical fiber method and sensor for measuring turbidity
US20160356713A1 (en) * 2015-06-07 2016-12-08 Ecomo Inc. Inline water contaminant detector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW487800B (en) Contaminant identification and concentration determination by monitoring the temporal characteristics of an intracavity laser
Huber et al. Light scattering by small particles
Romanova et al. Multimode chalcogenide fibers for evanescent wave sensing in the mid-IR
US20190242864A1 (en) Water quality sensing
Munap et al. Fiber optic displacement sensor for industrial applications
Podgorsek et al. Optical gas sensing by evaluating ATR leaky mode spectra
Egami et al. Evanescent-wave spectroscopic fiber optic pH sensor
US3733130A (en) Slotted probe for spectroscopic measurements
US4213699A (en) Method of measuring low concentrations of a light absorbing component
RU2790540C1 (en) Fiber optic device for assessing the purity of water
JP4323430B2 (en) Method for determining the crystal disappearance temperature of petroleum products
Patil et al. Refractometric fiber optic sensor for detecting salinity of water
JP2006504967A5 (en)
RU215745U1 (en) Device for monitoring the degree of purity of water
CN1118695C (en) Phase-change temp measurer
Goswami et al. Fiber optic chemical sensors (FOCS): An answer to the need for small, specific monitors
RU172097U1 (en) PHOTOMETRIC DEVICE FOR RECOGNITION OF MULTICOMPONENT IMPURITIES OF OIL PRODUCTS IN WATER
Pujiyanto et al. The detection of cadmium ion level in distilled water using 532 nm laser light based on the optical fiber spectrometry
Alvarado et al. Improvement of an optical fiber sensor for the detection of low concentrations of solutes using the photothermal effect
Egorov et al. Integrated-optical lowloss PbO2 diffusion waveguide sensitive chemical sensor
Bidin et al. Determination of hydrocarbon level in distilled water via fiber optic displacement sensor
RU2460988C1 (en) Method of measuring particle size distribution in wide range of concentrations and apparatus for realising said method (versions)
Zhou et al. Study on the passive-drawn fiber optic liquid analysis technique
JPH09145617A (en) Densitometer
Chachlani et al. Comparison of evanescent absorptio n coefficient and sensitivity for different pollutants in water using fiber optic s evanescent wave sensor