液滴分析仪是基于光纤电容液滴传感器,建立液体的液滴指纹图,对液体进行定性和量化识别的仪器。本课题的主要研究目标是对液滴分析仪的传感器装置进行改进设计,以期通过后续实验分析得到最佳识别效果。使用光纤电容液滴分析法所获得的“基于体积的液滴指纹图”的纵坐标表示经过液滴之后的光强信号,横坐标表示液滴增长过程中瞬时体积的变化,这种表达方式解决了以往的“光纤液滴指纹图”以液滴增长时间为基准会受到微量供液系统流量稳定性影响的问题,也使得液滴指纹图不会受到液滴生长速度不均匀和液体挥发性的影响,提高了同一液体多次测量的重复性,也提高了不同液体的液滴指纹图的可比性。同时,将光纤液滴分析技术和电容液滴分析技术结合起来,使得被测液体的更多特征可以被检测出来,从而能够更全面地分析、鉴别液体。在传感器装置的改进方面,利用多传感器信息融合技术将光纤传感器和电容传感器结合起来,设计出光纤电容液滴传感器,实现了信息的互补。在液滴分析仪的传感器装置中,液滴滴头的作用至关重要,液滴滴头主要用来支撑光纤和供液毛细管,并且形成待测液滴,液滴滴头是光纤电容液滴传感器的核心零件,但是目前项目中仅仅使用了一种理论上较为适合的倒锥形滴头,对其他形状的滴头并未尝试,本课题在遵循滴头设计原则的前提下对滴头做了形状和尺寸的改变,并且通过样品测试实验分析了滴头结构的改变对整体识别结果的影响。为了使每次测量时输入、输出光纤插入液滴内部的深度保持不变,以保证得到的液滴指纹图具有可比性,为传感器设计了不同型号的“光纤位置调整规”以及与之相配合的调整规底座。调整规用来在每次光纤插入时抵住光纤,使得每次测试时光纤的高度都是一定的,不会改变,并且可以实现在实验过程中根据光纤信号的强度调整光纤的高度的功能。仪器的整体设计和结构直接影响仪器的运作情况。在仪器设计时,首先考虑到功能性需求,即能否保证供液系统、开发板、传感器等部件合理的固定在外壳内部,并且要方便使用。其次考虑到美观性、经济性、安全性等需求,设计时尽量保证外壳体积最小,携带最方便,成本最低廉这几个因素。