利用光纤快速检测微量样本中颗粒浓度的方法研究

摘要

利用光电法检测悬浮液的颗粒浓度有着特别的优势，这种方法不仅操作方便，而且随着光电检测技术的进步，其测量精度不断提高，在国内外已取得诸多成果。针对微量样品悬浮液的浓度检测问题，光纤特有的布置灵活、弯曲半径小、传输损耗小，及自身直径小等诸优点，使其更具发展潜力。
　　本文根据颗粒对光的散射和吸收作用原理，确定基于光纤传输的微量样品浓度检测装置的原理结构，设计、加工了实验装置，搭建微量悬浮液样品浓度检测实验系统并进行浓度检测实验，主要内容有：
　　1、根据颗粒对入射光具有散射和吸收作用，以Mie散射理论为基础，通过MATLAB仿真分析颗粒直径尺寸和颗粒相对折射率对光散射和吸收的影响，仿真分析散射光强度随角度变化规律，为样品池结构及尺寸设计提供依据；根据Lambert-Beer理论，分析透射光与悬浮颗粒含量的关系，确定以同时测量散射光和透射光的方式为检测微量样本浓度的实验方案。
　　2、在散射光仿真分析基础上，设计接收角连续可调的光纤浓度检测装置，通过分析悬浮液浓度检测对入射光束的要求，以及光纤传输光的优势，选择了光纤激光器作为光源；对比各种光电转换器件的优劣，选择硅光电池作为光探测器；并设计电源稳压电路和信号放大电路，提高测量精度。
　　3、设计浓度检测实验方案，对不同浓度的悬浮液进行透射光信号和多角度散射光信号的检测，对数据进行处理分析，最终确定不同浓度范围的微量悬浮液浓度检测方法，即散透比法和透射法，同时也指出实验中存在的不足，并提出改进措施。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2利用光电法检测悬浮颗粒浓度的关键问题

1.3国内外浊度（浓度）检测方法的发展及现状

1.4本文研究目的和研究内容

第二章 基于光纤的微量样本中颗粒浓度检测原理研究

2.1颗粒对光的散射作用

2.2颗粒对光的吸收作用

2.3利用光电法检测悬浮颗粒浓度的基本方式

2.4光电法浓度检测的影响因素

2.5基于光纤的微量样品颗粒浓度检测试验

第三章 激光光纤式微量样品浓度检测的原理装置设计与制作

3.1器件的选择

3.2激光光纤式微量样品浓度检测装置的结构设计与制作

3.3电路系统设计

第四章 光纤式微量样品浓度检测实验与研究

4.1检测微量样品浓度的实验方案设计

4.2微量样品的浓度检测实验

4.3实验结果分析

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果