微波醫療熒光光纖溫控系統
微波消解技術(shù)是以微波加熱的方式對樣品進(jìn)行加熱,由于微波的穿透力強、頻率高,導致被加熱樣品溫度從內部快速、均勻上升。消解試驗的目的在于破壞和溶解樣品表面層和內部結購,并與酸進(jìn)行反應,使樣品能迅速溶解。與傳統的消解加熱方法比較,微波消解技術(shù)以效率高、試劑用量少、干凈、節能、易于監控等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應用。
目前微波消解儀的關(guān)鍵技術(shù)在于如何在線(xiàn)檢測消解過(guò)程中樣品的實(shí)時(shí)溫度。傳統的溫度傳感器,如熱電偶、鉑電阻等均為金屬材料,這些測溫探頭在微波場(chǎng)中,由于受強電磁場(chǎng)的干擾,會(huì )產(chǎn)生感應電流,導致其自身溫度也在上升,因此產(chǎn)生很大的測量示值誤差或根本無(wú)法進(jìn)行穩定的溫度測量。近年來(lái),擁有新型溫度測量技術(shù)的光纖溫度傳感器擁有非??斓陌l(fā)展速度,光纖溫度傳感器的出現,使溫度傳感器在抗電磁干擾性、絕緣性、可靠穩定性等方面,都獲得了重大突破。為微波消解儀實(shí)時(shí)溫度的測量問(wèn)題提供了全新的理念和技術(shù)手段。
由于溫度參數在微波熱處理中的重要性, 人們已經(jīng)在各類(lèi)微波爐, 微波反應釜, 微波治療儀等很多存在微波場(chǎng)的領(lǐng)域實(shí)現了對溫度的檢測。 這些溫度檢測技術(shù)中有常規的如熱電偶溫度傳感器, 也有熱敏晶體管及集成電路溫度傳感器。 然而在微波場(chǎng)中, 由于強電磁場(chǎng)存在, 金屬材料制作的測溫探頭及導線(xiàn)在高頻電磁場(chǎng)下產(chǎn)生感應電流, 由于集膚效應和渦流效應, 使其自身溫度升高, 對溫度測量造成嚴重干擾, 使溫度示值產(chǎn)生很大的誤差或者無(wú)法進(jìn)行穩定的溫度測量。
光纖傳感技術(shù)是20 世紀70 年代伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的。 作為被測量信號載體的光波和作為光波傳播媒介的光纖, 具有一系列獨特的, 其他載體和媒介難以比擬的優(yōu)點(diǎn):光波不產(chǎn)生電磁干擾, 也不怕電磁干擾, 易為各種光探測器件接收, 可方便的進(jìn)行光電或電光轉換, 易與高度發(fā)展的現代電子裝置和計算機相匹配 ;光纖工作頻率寬, 動(dòng)態(tài)范圍大, 是一種低損耗傳輸線(xiàn), 光纖本身不帶電, 體小質(zhì)輕, 易彎曲, 抗電磁干擾, 抗輻射性能好, 特別適合于易燃、易爆、空間受?chē)栏裣拗萍皬婋姶鸥蓴_等惡劣環(huán)境下使用。國外一些發(fā)達國家對光纖傳感技術(shù)的應用研究已取得豐富成果 , 不少光纖傳感器系統已實(shí)用化, 成為替代傳統傳感器的商品。
光纖溫度傳感是光纖傳感的一個(gè)重要分支。 所有與溫度相關(guān)的光學(xué)現象或特性, 本質(zhì)上都可以用于溫度測量, 基于此, 用于溫度測量的現有光學(xué)技術(shù)相當豐富。 已產(chǎn)品化的光纖溫度傳感器占到將近所有光纖傳感產(chǎn)品的 20%。 由于光纖溫度傳感技術(shù)的先天抗電磁干擾等特性, 被眾多研究者用來(lái)對微波場(chǎng)進(jìn)行溫度傳感。
微波工業(yè)常用的感應加熱器和感應爐采用大功率交變電磁場(chǎng)實(shí)現快速加熱導電物體。此外,在工業(yè)微波其他應用域,比如微波爐食品加工和干燥,微波奮玻璃融化、造紙、紡織、木材干燥,陶瓷和牙科用具的微波燒結,微波消毒,微波殺蟲(chóng),傳統的電阻式溫度傳感器已經(jīng)不再適用。
在特殊測溫應用方面急需找到一種抗電磁干擾、抗輻射以及能夠在易燃、易爆、微波、射頻等惡劣環(huán)境下使用的測溫方法。隨著(zhù)光纖制造技術(shù)、光纖傳感技術(shù)、信號分析與處理技術(shù)的飛速發(fā)展,使光纖測溫方法逐漸發(fā)展為一種新型的測溫技術(shù)。一般光纖溫度傳感器主要由光纖、光源、光電探測器三大部件組成。與其他傳統的測溫傳感器相比具有很多優(yōu)點(diǎn):絕緣性、抗電磁干擾、抗輻射;體積小、質(zhì)量輕、可彎曲,易于安裝];靈敏度和測量精度高低成本、化學(xué)性質(zhì)穩定。