7、传感器技术在折射率检测与黑胡椒产地溯源中的应用

传感器技术在折射率检测与黑胡椒产地溯源中的应用

一、光纤传感器检测折射率

1.1 传感器开发

开发了一种带有多个 U 形光纤探头的小型光纤传感器，用于检测 1.34 至 1.49 范围内的折射率（RI）变化，适用于两种不同的溶液条件：正常（1.34 - 1.39）和粘性（1.40 - 1.49）。选择聚醋酸乙烯酯（PVAc）作为涂层材料，原因是其涂层过程简单。其中两个 U 形探头进行了涂层处理，另一个探头保持未涂层状态。将这三个探头浸入不同 RI 的甘油和蜂蜜溶液中，并绘制校准曲线。

1.2 传感器原型测试

• 测试样本 ：传感器原型共暴露于 23 个 RI 未知的样本中，这些样本的 RI 范围在 1.34 至 1.49 之间。
• 实验 RI 计算 ：将获得的归一化强度代入校准曲线的趋势线方程，以获得相应的实验 RI。由于有三个光纤探头，会得到三个估计的 RI，将它们取平均值，并与用爱拓折射仪测量的样本实际 RI 进行比较。
• 误差计算与分析 ：计算每个样本的实验 RI 与实际 RI 之间的百分比误差，并绘制误差图。对于每个样本，传感器能够在可接受的误差范围内估计 RI。最高误差约为 2.47%，属于实际 RI 为 1.4298 的粘性溶液。误差增加可能是由于实验过程中人为操作引起的。将 23 个样本的误差取平均值，得到 0.51%，这意味着传感器在检测 1.34 至 1.49 范围内的 RI 变化时，平均精度达到 99.49%。

以下是传感器测试的流程