光纤ATR传感器检测铅酸蓄电池剩余容量的方法及装置
专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201010285162.6
申 请 日：20100917
申 请 人：重庆大学
申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
公 开 日：20121003
公 开 号：CN101963653B
代 理 人：张先芸
代理机构：重庆博凯知识产权代理有限公司 50212
摘 要：本发明公开了一种光纤ATR传感器检测铅酸蓄电池剩余容量的方法，首先用腐蚀纤芯制作光纤ATR传感臂和光纤温度补偿臂，并安装在正极板上，光束通过光纤ATR传感臂和光纤温度补偿臂后进入光电探测器，利用来计算得出铅酸蓄电池剩余容量。同时还公开了一种检测铅酸蓄电池剩余容量的装置。本发明利用光纤ATR传感臂对蓄电池正极板表面折射率进行在线测量；同时利用半导体砷化镓膜对近红外光的吸收特性，以及金膜对红外光的全反射和耐氧化性酸的特点，采用双层镀膜方法设计了光纤ATR温度补偿臂，实现了电解液温度的同步测量，消除温度对待测信号的影响，提高了传感器的测量准确度和精度。
主 权 项：一种光纤ATR传感器检测铅酸蓄电池剩余容量的方法，其特征在于，包括下列步骤：????1）采用工业酒精浸泡光纤，然后用纱布擦洗光纤，除去光纤上的包层；将除去包层后的纤芯放入含15～25%的氢氟酸的腐蚀溶液，在20～25℃下进行腐蚀，纤芯均匀腐蚀至直径为650～750??M和直径为380～420??M的两种腐蚀纤芯；???2）制作光纤ATR传感臂：将直径为650～750??M的腐蚀纤芯制作成U形结构；????制作光纤温度补偿臂：将直径为380～420??M的腐蚀纤芯制作成U形结构；采用电沉积方法在U形结构的腐蚀纤芯表面沉积砷化镓薄膜，沉积砷化镓薄膜后的纤芯直径为996??M；再将粗糙的砷化镓表面进行抛光，抛光后的表面粗糙度小于5NM；最后采用气相沉积方法在砷化镓薄膜表面再镀上金膜，镀上金膜后的纤芯直径约为1000??M；3）将U形结构的光纤ATR传感臂和光纤温度补偿臂安装在铅酸蓄电池的正极板上，且开口朝上；4）光束通过入射光纤进入正极板上的光纤ATR传感臂和光纤温度补偿臂内，光纤ATR传感臂和光纤温度补偿臂输出的光束通过出射光纤输出，通过下式的修正函数计算光纤ATR传感臂输出光强：?????????????????????????????????????????????????????式中：表示输入光强；表示电解液容积吸收系数；表示光源波长；，表示界面入射夹角的大小；1表示光纤ATR传感臂直线段的长度；表示光纤ATR传感臂的弯曲半径；表示腐蚀后纤芯的半径；表示纤芯的折射率；表示温度为20℃时正极板表面电解液的折射率；表示电解液特征参数；表示电解液的温度；1表示?,?其中：?????，，?????其中：，；表示光束由U形结构的光纤ATR传感臂的直线段纤芯进入弯曲段纤芯时，光束与分界面的垂距；表示光纤包层的折射率；???????????通过下式计算光纤温度补偿臂输出光强：?；，；?????????????式中：表示输入光强；表示砷化镓对光束的反射系数；表示与砷化镓材料有关的常数，；，1表示光纤温度补偿臂直线段的长度；表示光纤温度补偿臂的弯曲半径；表示温度0K的禁带宽度能量，；表示光子频率；表示与砷化镓材料有关的常量，；表示电解液的温度；????5）用表示光纤ATR传感臂输出光强经过光电探测器后的输出电压；表示光纤温度补偿臂输出光强经过光电探测器后的输出电压；表示光束通过入射光纤直接经过光电探测器后的输出电压；??????????????????????式中：表示光电探测器系数；????6）将、、经过运算、变形后可得铅酸蓄电池剩余容量电压：?????，???????????????????????????????式中，。2010102851626100001DEST_PATH_IMAGE002.JPG,DEST_PATH_IMAGE004.JPG,DEST_PATH_IMAGE006.JPG,DEST_PATH_IMAGE008.JPG,DEST_PATH_IMAGE010.JPG,DEST_PATH_IMAGE012.JPG,DEST_PATH_IMAGE014.JPG,DEST_PATH_IMAGE016.JPG,DEST_PATH_IMAGE018.JPG,DEST_PATH_IMAGE020.JPG,DEST_PATH_IMAGE022.JPG,DEST_PATH_IMAGE024.JPG,DEST_PATH_IMAGE026.JPG,DEST_PATH_IMAGE028.JPG,DEST_PATH_IMAGE030.JPG,DEST_PATH_IMAGE032.JPG,DEST_PATH_IMAGE034.JPG,DEST_PATH_IMAGE036.JPG,DEST_PATH_IMAGE038.JPG,DEST_PATH_IMAGE040.JPG,DEST_PATH_IMAGE042.JPG,DEST_PATH_IMAGE044.JPG,DEST_PATH_IMAGE046.JPG,DEST_PATH_IMAGE048.JPG,DEST_PATH_IMAGE050.JPG,DEST_PATH_IMAGE052.JPG,DEST_PATH_IMAGE054.JPG,DEST_PATH_IMAGE056.JPG,DEST_PATH_IMAGE058.JPG,698788DEST_PATH_IMAGE014.JPG,147087DEST_PATH_IMAGE016.JPG,DEST_PATH_IMAGE060.JPG,DEST_PATH_IMAGE062.JPG,DEST_PATH_IMAGE064.JPG,DEST_PATH_IMAGE066.JPG,DEST_PATH_IMAGE068.JPG,51458DEST_PATH_IMAGE026.JPG,DEST_PATH_IMAGE070.JPG,DEST_PATH_IMAGE072.JPG,DEST_PATH_IMAGE074.JPG,DEST_PATH_IMAGE076.JPG,DEST_PATH_IMAGE078.JPG,DEST_PATH_IMAGE080.JPG,DEST_PATH_IMAGE082.JPG,769970DEST_PATH_IMAGE070.JPG,990867DEST_PATH_IMAGE072.JPG,813330DEST_PATH_IMAGE074.JPG,DEST_PATH_IMAGE084.JPG,DEST_PATH_IMAGE086.JPG,DEST_PATH_IMAGE088.JPG
关 键 词：
法律状态：公开
IPC专利分类号：G01R31/36