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      基于雙毛細(xì)管的光纖氫氣傳感器的制造方法

      文檔序號(hào):10966394閱讀:491來(lái)源:國(guó)知局
      基于雙毛細(xì)管的光纖氫氣傳感器的制造方法
      【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于雙毛細(xì)管的光纖氫氣傳感器,將除去涂覆層的單模光纖與雙毛細(xì)管熔接,在雙毛細(xì)管的側(cè)面涂敷Pt?loaded WO3粉末,將一定量的酒精填充在雙毛細(xì)管內(nèi),并用密封膠封口,從而構(gòu)成基于雙毛細(xì)管的光纖氫氣傳感器??諝庵械臍錃庠赑t?loaded WO3粉末的催化作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放熱量,由于酒精的熱脹冷縮效應(yīng),使得F?P腔中的光束的相位隨溫度改變發(fā)生變化,從而進(jìn)行氫氣濃度的測(cè)量。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易制備、成本低和高靈敏度的優(yōu)點(diǎn)。
      【專利說(shuō)明】
      基于雙毛細(xì)管的光纖氫氣傳感器
      技術(shù)領(lǐng)域
      [0001] 本實(shí)用新型屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種基于雙毛細(xì)管的光纖氫氣傳感 器。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 氫氣是一種工業(yè)原料,在石油化工、冶金工業(yè)等方面有著廣泛的應(yīng)用;氫氣作為一 種綠色能源,清潔環(huán)保。。然而氫氣在空氣中的體積濃度在4%_75%之間極易引起爆炸,因 此檢測(cè)氫氣的濃度尤為重要。光纖氫氣傳感器由于具有安全和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng) 用到氫氣濃度檢測(cè)。傳統(tǒng)的干涉型光纖氫氣傳感器是在玻璃套管的兩端分別固定入射光纖 和反射光纖從而形成F-P干涉腔,并在玻璃套管的表面鍍?cè)O(shè)鈀膜,通過(guò)分析干涉譜可實(shí)現(xiàn)對(duì) 氫氣濃度的檢測(cè),但靈敏度不高?;诠饫w布拉格光柵的氫氣傳感器,因其具有波分復(fù)用的 特性而廣泛應(yīng)用于氫氣濃度的分布測(cè)量,但靈敏度也不高。集成光學(xué)微結(jié)構(gòu)的氫氣傳感器, 結(jié)構(gòu)緊湊靈敏度高,但其制作過(guò)程復(fù)雜?;谌趸u和鉑的混合氣敏涂層的光纖氫氣傳 感器,靈敏度較低,響應(yīng)時(shí)間并沒(méi)有得到提高?;诮饘俚臍錃夤饫w傳感器,成本較高,并易 受環(huán)境的污染。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,本實(shí)用新型提供一種基于雙毛細(xì)管的光纖氫氣傳 感器,其具有制備方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。
      [0004] 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案:一種基于雙毛細(xì)管的光纖氫氣傳感器,其特征在 于:所述的傳感器由單模光纖、內(nèi)徑為l〇um的毛細(xì)管、內(nèi)徑為50um的毛細(xì)管依次熔接而成, 且兩毛細(xì)管內(nèi)填充酒精,50um毛細(xì)管末端用密封膠密封,其中,雙毛細(xì)管的側(cè)面涂敷有三氧 化鎢載鉑催化劑(Pt-loaded W03)粉末。
      [0005] 所述的雙毛細(xì)管其側(cè)面涂敷的三氧化鎢載鉑催化劑(Pt-loaded W03)粉末的厚度 為10-50微米。
      [0006] 本實(shí)用新型的有益效果是:
      [0007] 1.傳感器制備過(guò)程中只需使用普通商用熔接機(jī)將單模光纖和不同內(nèi)徑的毛細(xì)管 熔接,再進(jìn)行填充液體,封口,涂敷粉末等工作,具有制備方便,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
      [0008] 2.空氣中,氫氣在Pt-loaded W03粉末的催化作用下與氧氣發(fā)生反應(yīng),化學(xué)反應(yīng)式 如下:
      [0009]

      [0010]該反應(yīng)過(guò)程中,會(huì)釋放大量熱量,使得酒精與單模光纖端面形成的F-P腔中光束的 相位發(fā)生變化,從而光譜分析儀所檢測(cè)到的干涉譜也隨之發(fā)生改變,而雙毛細(xì)管中填充的 酒精具有很高的熱膨脹系數(shù),故該傳感器具有極高的靈敏度。
      【附圖說(shuō)明】
      [0011] 圖1為基于雙毛細(xì)管的光纖氫氣傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。其中,(1)單模光纖,(2)側(cè) 面涂敷三氧化鎢載鉑催化劑(Pt-loaded W03)粉末的雙毛細(xì)管,(3)密封膠,(4)酒精。
      [0012] 圖2為傳感器的干涉譜隨氫氣濃度變化而變化的示意圖。
      【具體實(shí)施方式】
      [0013] 如圖1所述的雙毛細(xì)管光纖氫氣傳感器,其制備流程為:將除去涂覆層的單模光纖 與內(nèi)徑10um的毛細(xì)管熔接在一起,再順次將該毛細(xì)管與內(nèi)徑50um的毛細(xì)管熔接,將一定量 的酒精填充在雙毛細(xì)管內(nèi),用光學(xué)膠封口,最后在雙毛細(xì)管的側(cè)面涂敷Pt-loaded W03粉 末。該傳感器的另一端與光纖環(huán)形器一端連接,寬帶光源和光纖光譜儀分別與光纖環(huán)形器 的另外兩端連接。將光纖氫氣傳感器置于待測(cè)氫氣濃度的氣室內(nèi),空氣中的氫氣在Pt-loaded W03粉末的催化作用下與氧氣發(fā)生反應(yīng)釋放出熱量,酒精由于熱脹冷縮效應(yīng),使得 F-P腔中的光束的相位隨溫度的變化發(fā)生變化,光譜儀實(shí)時(shí)記錄雙毛細(xì)管的光纖氫氣傳感 器的干涉譜,尤其是干涉譜中的諧振波長(zhǎng)值。通過(guò)比對(duì)諧振波長(zhǎng)的變化從而確定待測(cè)空間 氫氣的濃度。圖2為光纖氫氣傳感器干涉譜的示意圖,B曲線為未通氫氣時(shí)的原始譜,C曲線 表示通入一定量氫氣后的干涉譜,觀察光譜分析儀中的光譜波峰漂移量,即可實(shí)現(xiàn)氫氣的 傳感測(cè)量。
      【主權(quán)項(xiàng)】
      1. 一種基于雙毛細(xì)管的光纖氫氣傳感器,其特征在于:所述的傳感器由單模光纖、內(nèi)徑 為10um的毛細(xì)管、內(nèi)徑為50um的毛細(xì)管依次恪接而成,且兩毛細(xì)管內(nèi)填充酒精,50um毛細(xì)管 末端用密封膠密封,其中,雙毛細(xì)管的側(cè)面涂敷有三氧化鎢載鉑催化劑(Pt-loaded W03)粉 末。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙毛細(xì)管的光纖氫氣傳感器,其特征在于:所述的雙 毛細(xì)管其側(cè)面涂敷的三氧化鎢載鉑催化劑(Pt-loaded W03)粉末的厚度為10-50微米。
      【文檔編號(hào)】G01N21/45GK205656129SQ201620176235
      【公開(kāi)日】2016年10月19日
      【申請(qǐng)日】2016年3月8日 公開(kāi)號(hào)201620176235.0, CN 201620176235, CN 205656129 U, CN 205656129U, CN-U-205656129, CN201620176235, CN201620176235.0, CN205656129 U, CN205656129U
      【發(fā)明人】李萍, 徐賁, 劉亞銘
      【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量學(xué)院
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