基于雙毛細(xì)管的光纖氫氣傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于雙毛細(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。空氣中的氫氣在Pt?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)行氫氣濃度的測量。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單易制備、成本低和高靈敏度的優(yōu)點。
【專利說明】
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 此檢測氫氣的濃度尤為重要。光纖氫氣傳感器由于具有安全和實時監(jiān)測的優(yōu)點，被廣泛應(yīng) 用到氫氣濃度檢測。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設(shè)鈀膜，通過分析干涉譜可實現(xiàn)對 氫氣濃度的檢測，但靈敏度不高。基于光纖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)時間并沒有得到提高。基于金屬的氫氣光纖傳感器，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)簡單、靈敏度高的優(yōu)點。
[0004] 本實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] 本實用新型的有益效果是：
[0007] 1.傳感器制備過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)簡單的優(yōu)點。
[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]
⑴
[0010]該反應(yīng)過程中，會釋放大量熱量，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，光譜儀實時記錄雙毛細(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值。通過比對諧振波長的變化從而確定待測空間 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，即可實現(xiàn)氫氣的 傳感測量。
【主權(quán)項】
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】G01N21/45GK205656129SQ201620176235
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年3月8日 公開號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
【申請人】中國計量學(xué)院