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基于单光子检测技术的宽动态范围高分辨率全光纤浊度测量系统

DOI:10.1016/j.measurement.2018.12.012 期刊:Measurement 出版年份:2019 更新时间:2025-09-23 15:19:57
摘要: 已开发出一种高分辨率光纤检测系统,用于测量浊度的宽动态范围。为获得高分辨率测量结果,该系统采用了高灵敏度单光子探测技术(SPDT)?;诠庀颂匦裕杓屏艘恢纸舸盏墓庀思墒辗⑻酵罚‵ITP)结构,用于传输和收集光信号,具备在狭窄工作空间内检测浊度的能力。通过将比尔-朗伯(B-L)定律传输定律与单光子计数理论相结合,提出了一种新型浊度测量理论模型,该模型在0.01至1000 NTU(散射浊度单位)的整个测量范围内呈现出良好的指数关系。然而,在检测0.01–0.1 NTU低浊度时,实验结果呈现近似线性关系,与所提理论模型高度吻合。最后还讨论了关于光强优化的若干问题及构建户外实用分布式多点水质浊度远程监测系统需注意的事项。研究发现,该系统可实现高达50 dB的测量动态范围,在0.01–1000 NTU范围内分辨率优于0.01 NTU,适用于偏远狭窄工作空间中的特定浊度测量场景。
作者: Huanqin Wang,Wei Wan,Huaqiao Gui,Juntao Hu,Feihu Qin,Fajun Yu,Jianguo Liu,Liang Lü
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研究概述 实验方案 设备清单

开发一种高分辨率光纤检测系统,能够测量0.01至1000 NTU的宽动态范围浊度,分辨率优于0.01 NTU,适用于远程和狭窄工作空间应用。

基于SPDT技术的全光纤结构检测系统可在0.01至1000 NTU的宽动态范围内实现高精度、高稳定性的浊度测量。实验验证了该系统具有宽动态测量范围与高精度的性能优势。结合B-L传输定律与SPDT提出的理论模型能准确描述测量结果。该系统适用于远程及狭窄工作空间中的特定浊度测量场景。

该系统的性能取决于光强,必须针对不同浊度范围进行优化。单光子探测??榫哂邢咝怨ぷ鞣段В拗屏丝墒褂玫淖畲蠊馇?。该系统在超远距离测量中的应用受到光源光功率和经济成本的限制。

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