一种基于反射式光纤传感器的水肥溶液内铵根浓度检测装置

本发明涉及设施农业检测的，尤其涉及一种基于反射式光纤传感器的水肥溶液内铵根浓度检测装置。

背景技术：

1、铵根离子是植物生长所需的重要氮源之一，适宜的浓度能促进植物生长发育，浓度过高或过低则会影响作物生长甚至导致减产。水肥溶液是植物所需铵根的重要补充来源。因此精准检测水肥溶液中铵根浓度具有重要意义，精准快速检测水肥溶液内铵根浓度可助力精准调控肥料施用量，防止因过量施用导致的土壤酸化、养分失衡等问题，同时避免肥料浪费，降低生产成本。目前水肥溶液中铵根浓度检测技术主要有化学分析法和电化学传感器法等。化学分析法中的离子选择性电极法操作简单但受干扰，靛酚蓝比色法灵敏但步骤繁琐，纳氏试剂比色法虽简便但有毒性隐患；电化学传感器法中的电化学溶解技术操作简单灵敏但电极易污染，电化学发光传感器灵敏度高但设备成本高；此外还有气敏传感器检测法需预处理、液相色谱法适用于实验室分析但设备昂贵操作复杂等，各有优缺点。

2、光纤传感器可用于测量化学成分浓度，其原理是将光纤传感器与敏感膜结合。当待测化学成分与敏感膜发生反应时，敏感膜处的折射率会发生变化。光纤传感器对折射率变化极为敏感，借此实现对化学成分浓度的检测。在各类光纤传感器中，spr型传感器是用于折射率测量的一种。该型传感器的谐振波长会随着折射率的改变而发生位移，从而实现折射率的测定。spr型传感器以其较高的折射率测量灵敏度而受到关注。

3、因此，基于spr型传感器，提出一种基于反射式光纤传感器的铵根浓度检测装置对于水肥溶液铵根浓度的精准测量具有重要的意义。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于反射式光纤传感器的铵根浓度检测装置，旨在解决当下测量水肥溶液铵根浓度的问题。

2、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种基于反射式光纤传感器的水肥溶液内铵根浓度检测装置，包括：上位机、卤素灯光源、光谱仪、y型光纤和传感器，所述传感器包括多模光纤与单模光纤，多模光纤与单模光纤级联而成，多模光纤的一端与y型光纤连接，另一端与单模光纤为同轴熔接，单模光纤外表面与端面镀有金膜，金膜外表面镀有铵根敏感膜。

4、进一步地，上述铵根敏感膜采用碳纳米管/铂纳米粒子复合膜。

5、 进一步地，上述单模光纤长度为15 mm，所述金膜厚度为50 nm。

6、进一步地，所述铵根敏感膜的制备流程为：首先将20 mg多壁碳纳米管与2%的聚乙烯亚胺分散于40 ml甲醇溶液中，充分搅拌后超声处理静置分层，随后取下层沉淀溶于30ml～50ml甲醇后再进行超声处理并搅拌均匀，然后加入0.1 mol/l的氯铂酸溶液与0.1 mol/l硼氢化钠溶液，继续搅拌使其充分混合，最后加入4 ml壳聚糖溶液进行超声和搅拌处理得到碳纳米管/铂纳米粒子复合膜溶液，通过浸渍提拉法将所述碳纳米管/铂纳米粒子复合膜溶液镀在单模光纤表面形成所述铵根敏感膜，浸渍时时间设定为30min并进行2次提拉，提拉后进行90 ℃退火处理。

1.一种基于反射式光纤传感器的水肥溶液内铵根浓度检测装置，包括：上位机、卤素灯光源、光谱仪、y型光纤和传感器，其特征在于所述传感器包括多模光纤与单模光纤，多模光纤与单模光纤级联而成，多模光纤的一端与y型光纤连接，另一端与单模光纤为同轴熔接，单模光纤外表面与端面镀有金膜，金膜外表面镀有铵根敏感膜。

2.根据权利要求1所述的一种基于反射式光纤传感器的水肥溶液内铵根浓度检测装置，其特征在于所述铵根敏感膜为碳纳米管/铂纳米粒子复合膜。

3.根据权利要求1所述的一种基于反射式光纤传感器的水肥溶液内铵根浓度检测装置，其特征在于所述单模光纤长度为15 mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于反射式光纤传感器的水肥溶液内铵根浓度检测装置，其特征在于所述金膜厚度为50 nm。

5.根据权利要求2所述的一种基于反射式光纤传感器的水肥溶液内铵根浓度检测装置，其特征在于所述铵根敏感膜的制备流程为：首先将20 mg多壁碳纳米管与2%的聚乙烯亚胺分散于40 ml甲醇溶液中，充分搅拌后超声处理静置分层，随后取下层沉淀溶于30ml～50ml甲醇后再进行超声处理并搅拌均匀，然后加入0.1 mol/l的氯铂酸溶液与0.1 mol/l硼氢化钠溶液，继续搅拌使其充分混合，最后加入4 ml壳聚糖溶液进行超声和搅拌处理得到碳纳米管/铂纳米粒子复合膜溶液，通过浸渍提拉法将所述碳纳米管/铂纳米粒子复合膜溶液镀在单模光纤表面形成所述铵根敏感膜，浸渍时时间设定为30min并进行2次提拉，提拉后进行90 ℃退火处理。