开放型光纤pH值测量系统的研究

    传统的pH位测量是基于电化学的原理，采川电极实现的。这种玻璃电极不仅直径较人，而巨存在使用寿命短、响应速度慢以及容易损坏等缺点。尤其在进行pH值的连续高精度监测时，此类电极更难以满足要;长。

    在医学上，为了实现pH值的在休监测，近十儿年来，各国开展了大量的研究。其中，采川激光和光纤技术的各种方法最令人瞩I-I，也发展得最快。这主要是由于利用了激光所固有的优点和新型的激光器(如激光一二极管)。此外也由于光纤技术有着许多优越之处。例如，光纤电绝缘性很好，能与人休 实现非电联接;可通过光学参考力一法，实现测员的高稳定性，不需独立的参考系统;由于采用光传输，不受电干扰，可远距离使用;通过采用生物相容性材料，可将光极(Opt rode)植人人休，进行在休测量等等。

    光纤pH值传感器通常利用光强作为被测信号参数。根据光纤端部结构形式的不同，可分为端部开放型和端部封闭型。日前川外的儿种主要方法均为端部封闭型。即在光纤端部以某种方式(如化学键)固定某种pH敏感物质，并将其与光纤封密在一起。pH敏感物质可将pH值的变化转化为光强信号的变化。此方法具有结构紧凑，使用范围)”等特点。

    水文所沦述方法属于端部开放型。与封闭型相比，开放型具有结构简单.响应快等特点。    测量系统的结构框图示于图1。光源为He- Ne激光器，632.8nm激光通过可控微动光栏后，被分束镜分为两束。分束镜设计为高反射型，将总光强的60% - 80%反射后作为参考光。另一束祸合进入集束分枝光纤，作为测量人射光。被测反射光经同一光纤的另一枝后，由光电倍增管PMT接收。经信一号处理后，由计算机进行采样和计算。

    初始人射光强的稳定具有重要意义，不仅可以简化测量数据的计算量，而且可以使测量的准确度更高，测量值的误差域稳定。因此在测量过得中，参考光由探测器接收后，计算机对其光强信号计算并反馈控制可动光栏，从而达到稳定光强的目的。

    此测量系统有儿个附属系统。含指示剂注人控制系统、被测溶液注人控制系统。通过计算机，可控制被测物的注人量及所使用指示剂的浓度。此外，为了使被测溶液与指示剂充分混合，测量平台固定在偏心转盘上，同样由计算机在测量前控制转盘的运动。指示剂浓度及被测溶液的厚度对反射光强均有影响，尽管可用计算机依据修正曲线进行修正，然而，最有效的方法还是精确地控制各项因素。

    测量系统软件框图示于图2。由准备、测量和后处理三部分构成。其中，准备阶段包括人射光强的测量和稳定性判别，系统各部件工作状况的测定，以及将被测溶液与指示剂溶液混合均匀等等.测量阶段根据不同使用目的分为两个模块:已知一pH项用于系统实验时，未知一pH项为进行实际测量时使用.其核心均为同一个采样模块。在此阶段还需对环境温度T进行测量，用于数据处理时进行修正。处理阶段包括图形显示、数值计算、温度修正以及数据保存等.在软件设计过程中，尽量采用独立模块原则，以便于将来测量系统的修改和改进.