基于荧光猝灭的溶解氧传感器光学结构设计

摘要

随着社会发展步伐的加快，我们在享受丰富的物质生活的同时不得不面临经济发展过快所带来的一系列环境污染问题，水污染可以说是不得不提的重中之重，汽车尾气、工业废水、生活垃圾等都在严重影响着我们周围的水质安全，而水中溶解氧浓度的大小则是衡量水质的一项重要指标，因此，研制出能高效检测水中溶解氧浓度的装置，对评估水质很有必要，对生活饮水、水产养殖、海洋渔业等方面大有裨益。 本论文所研究的溶解氧浓度传感器基于荧光猝灭原理，涉及光学设计、电路结构、信号处理等基础学科知识，采用系统分析与仿真建模作为辅助手段，着重进行光学结构部分的设计优化，运用仿真软件进行模拟分析。 本论文先后介绍了课题的研究背景以及研究意义，对国内外有关溶解氧的检测方法方面进行了总结和归纳，阐述了论文的研究目标以及主要任务，介绍了荧光猝灭原理以及相位检测原理，对系统的检测方法进行了概述，选取了高亮度的绿光LED作为传感器的激发光源，运用[Ru(dphphen)3](ClO4）2作为传感器的敏感物质，采用PIN硅光电二极管作为光电探测器件，最后创新性的通过光学设计软件zemax设计了光波导结构，并对其进行参数的优化。

目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作及内容

2 溶解氧的检测方法以及基本原理

2.1碘量法

2.2 Clark氧电极法

2.3 荧光猝灭法

2.3.1 荧光的产生

2.3.2 荧光的猝灭

2.3.3 荧光检测方法

2.4 本章小结

3 溶解氧传感器系统

3.1 系统整体构造

3.2 传感膜的选择

3.3 光源激发模块

3.4 荧光探测模块

3.5 系统信号处理模块

3.6 本章小结

4 光学结构的模拟仿真

4.1 软件介绍

4.2 光波导特性仿真及分析

4.2.1 端面角变化影响

4.2.2 芯径变化影响

4.2.3 光波导内外层折射率变化影响

4.3 本章小结

结论

参考文献

致谢