本發(fā)明提出了一種基于反射測(cè)定的鍍膜光纖氫傳感器，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

光纖傳感技術(shù)是以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測(cè)量信號(hào)的新型傳感技術(shù)。作為測(cè)量信號(hào)載體的光波以為作為光波傳播媒質(zhì)的光纖，具有許多獨(dú)特，許多其他材料難以比擬的優(yōu)點(diǎn)：光波不產(chǎn)生電磁干擾，也不怕電磁干擾，易被各種光探測(cè)器接收，方便進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，易與高度發(fā)展的現(xiàn)代電子裝置和計(jì)算機(jī)相匹配。光纖傳感器與傳統(tǒng)氫氣傳感器相比，由于具有不受電磁干擾、靈敏度高、體積小、重量輕、可復(fù)用性強(qiáng)、可埋入各種結(jié)構(gòu)和材料等優(yōu)點(diǎn)而逐漸被人們所重視。其原理是光纖暴露在氫氣環(huán)境中，光纖上的鈀膜吸收了氫氣之后，其機(jī)械性能和折射率等物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，但在非氫氣環(huán)境中又會(huì)恢復(fù)期本來(lái)的特性。通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)傳輸光的相位，光強(qiáng)等參數(shù)來(lái)探測(cè)氫氣的濃度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于反射測(cè)定的鍍膜光纖氫傳感器。使用一個(gè)超高真空射頻磁控濺射系統(tǒng)沉積60納米的鎂鈦薄膜在裂解裸露纖維的多模光纖上。為了增加纖維的韌性，防止分層，中間有一層3納米薄的鈦粘附層。30納米的鈀層沉積在鎂鈦薄膜保護(hù)這個(gè)傳感層免受氧化和催化氫解離。30納米的聚四氟乙烯層封頂保護(hù)傳感層。本發(fā)明靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、成本較低，可以應(yīng)用于各類(lèi)實(shí)際工程中。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于反射測(cè)定的鍍膜光纖氫傳感器，其特征在于：傳感膜(1)、多模光纖(2)、裸光纖適配器(3)、接頭套管(4)、分路器(5)、分叉光纖(6)、鹵鎢光源(7)和光譜儀(8)組成；在剝離涂敷層的普通多模光纖依次鍍鈦粘附層(9)、鎂鈦薄膜(10)、鈀層(11)和聚四氟乙烯層(12)構(gòu)成傳感膜(1)；多模光纖(2)左端連接傳感膜(1)，右端連接裸光纖適配器(3)，裸光纖適配器(3)和分路器(5)中間連接接頭套管(4)，分路器(5)通過(guò)分叉光纖(6)分別與鹵鎢光源(7)和光譜儀(8)相連。

所述的傳感膜(1)中的鈦粘附層(9)的厚度為3納米。

所述的傳感膜(1)中鎂鈦薄膜厚度(10)為60納米。

所述的傳感膜(1)中鈀層(11)的厚度為30納米。

所述的傳感膜(1)中封頂鈀層聚四氟乙烯層(12)的厚度為30納米。

本發(fā)明的工作原理是：在剝離涂敷層的普通多模光纖依次鍍鈦粘附層(9)、鎂鈦薄膜(10)、鈀層(11)和聚四氟乙烯層(12)構(gòu)成傳感膜(1)；多模光纖(2)左端連接傳感膜(1)，右端連接裸光纖適配器(3)，裸光纖適配器(3)和分路器(5)中間連接接頭套管(4)，分路器(5)通過(guò)分叉光纖(6)分別與鹵鎢光源(7)和光譜儀(8)相連。光纖傳感器能夠在一定溫度下測(cè)出的氫氣含量。在溫度為21℃，氫離子溶解濃度5-15ppm，溫度為40℃氫離子溶解濃度為30ppm，60℃氫離子溶解濃度為5-130ppm，和溫度為80℃氫離子溶解濃度為80-1500ppm。通過(guò)應(yīng)用亨利定律，溶解氫離子的濃度與氫氣壓力程比例關(guān)系，假設(shè)一個(gè)平衡原料氣中的氫氣分壓(在mbar)和變壓器油的濃度(ppm)

p＝k_H·x (1)

其中p是氣壓，k_H是亨利定律常數(shù)，x是氣體的摩爾分?jǐn)?shù)，氫離子濃度的每個(gè)測(cè)量曲線由亨利定律推導(dǎo)出。

本發(fā)明的有益效果是：相較于之前發(fā)明的光纖傳感器，該裝置明顯提高了靈敏度。且裝置簡(jiǎn)單，適用于各類(lèi)變壓器的應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種基于反射測(cè)定的鍍膜光纖氫傳感器示意圖；

圖2是本發(fā)明的在一定溫度下氫氣的溶解量的示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

參見(jiàn)附圖1，一種基于反射測(cè)定的鍍膜光纖氫傳感器，其特征在于：傳感膜(1)、多模光纖(2)、裸光纖適配器(3)、接頭套管(4)、分路器(5)、分叉光纖(6)、鹵鎢光源(7)和光譜儀(8)組成；在剝離涂敷層的普通多模光纖(2)依次鍍鈦粘附層(9)、鎂鈦薄膜(10)、鈀層(11)和聚四氟乙烯層(12)構(gòu)成傳感膜(1)；多模光纖(2)左端連接傳感膜(1)，右端連接裸光纖適配器(3)，裸光纖適配器(3)和分路器(5)中間連接接頭套管(4)，分路器(5)通過(guò)分叉光纖(6)分別與鹵鎢光源(7)和光譜儀(8)相連。

圖2是本發(fā)明在一定溫度下氫氣的溶解量的示意圖；光纖傳感器能夠在一定溫度下測(cè)出的氫氣含量，在溫度為21℃，氫離子溶解濃度5-15ppm，溫度為40℃氫離子溶解濃度為30ppm，60℃氫離子溶解濃度為5-130ppm，和溫度為80℃氫離子溶解濃度為80-1500ppm。