CN108956695B - 一种基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器及其检测方法，属于光热催化和光纤传感技术领域。所述传感器包括上部分的传感器气室和下部分的光加热室；所述光加热室与所述传感器气室之间通过光转换膜进行区域分隔；所述传感器气室内设有气室隔板；所述气室隔板将所述传感器气室分为检测用气室和温度补偿用气室。所述传感器能够达到对燃气泄漏的高灵敏度，高精度的检测，极佳的防爆特性。

Description

一种基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器及其检测 方法

技术领域

本发明涉及一种基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器及其检测方法，属于光热催化和光纤传感技术领域。

背景技术

目前，天然气作为世界上消费量增长最快的能源，我国对天然气的需求量也在逐年增长，无论在工业生产中或是居民生活中，天然气的使用量都占有十分大的比重。近年来，随着西气东输，中俄燃气输送协议签订，海运进口澳大利亚天然气等项目的顺利实施，我国铺设越来越多的燃气输送管网，并且大部分地区民用燃气的主要成份由一氧化碳变为天然气。

天然气是一种无色无味的可燃性气体，在其管道运输和作为民用燃料使用时，若泄漏量达到其爆炸极限范围，即空气中浓度的5％-15％时会发生爆炸。燃气泄漏后，不仅仅是包含爆炸和着火而引起的危害，也伴随着一部分甲烷在空气中不完全燃烧生成的一氧化碳扩散后，引发的群体中毒等事件。由此可见，燃气泄漏危害具有突发性、群发性的特征，这两种特征既让人猝不及防又具有群体危害性。同时，燃气大量泄漏还会造成资源的浪费以及加剧温室效应。因而，无论从安全角度、经济角度或是环保角度考虑，对燃气泄漏检测传感器的研究工作都提出了极其严格的要求。

燃气泄漏检测传感器现如今已广泛的应用于人们的生产生活中，但因我国可燃气体泄漏检测传感器领域的研发相比于国外起步晚，因此在传感器的可靠性方面尚存在一些不足之处。燃气的泄漏必须得到有效的预防和控制，利用安全的、有效的和精确的燃气泄漏检测传感器来保障群众的生命及财产安全。所以，加速发展燃气泄漏检测传感器技术，对于我们来说具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是针对城市燃气泄露早期监测应用基于甲烷的催化燃烧效应，采用一种全光式加热模式，替代传统催化燃烧传感器的电阻加热方式，提出了一种基于光纤光栅检测的光热催化燃烧的燃气传感器。

一种基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器，所述传感器包括上部分的传感器气室1和下部分的光加热室2；所述光加热室2与所述传感器气室1之间通过光转换膜6进行区域分隔；所述传感器气室1内设有气室隔板4；所述气室隔板4的上端连接于所述传感器气室1的壳体顶部，所述气室隔板4的下端连接于所述光转换膜6上；所述气室隔板4将所述传感器气室1分为检测用气室a和温度补偿用气室b；所述检测用气室a的下半部分预留装载载体催化剂的空间，传感气室内装载催化剂的腔体预留空间可装载一颗催化剂。

所述传感器气室1的壳体上设有传感光纤光栅通道口3和温度补偿光纤光栅通道口7；所述传感光纤光栅通道口3设置于检测用气室a一侧的传感器气室的壳体上；所述温度补偿光纤光栅通道口7设置于温度补偿用气室b一侧的传感器气室的壳体上；所述光加热室2的底端设有光通道8。

进一步地，所述传感器气室1的外壳采用不锈钢粉末烧结滤管制作而成。

进一步地，所述气室隔板4采用0.5mm厚铝片制成居中固定在所述传感器气室1内。

进一步地，所述传感光纤光栅通道口3为贯穿孔，所述传感光纤光栅通道口3的孔洞直径为2mm；所述传感光纤光栅通道口3的孔洞圆心与所述传感器气室1底边之间的距离为6mm；所述传感光纤光栅通道口3的孔洞圆心与所述气室隔板4之间的水平垂直距离为2mm。

进一步地，所述温度补偿光纤光栅通道口7为贯穿孔，以方便温度补偿光纤光栅安装固定；所述温度补偿光纤光栅通道口7的孔洞圆心与所述传感器气室1底边之间的距离为1mm；所述温度补偿光纤光栅通道口7与所述气室隔板4之间的水平垂直距离为3mm。

进一步地，所述光加热结构2的高度为3mm；所述光加热结构2的外壳采用光热转换膜6制成，所述光热转换膜6的光吸收体11一面全部朝向所述光加热结构2的内侧；所述光加热结构2的整个内表面为有效面区域；所述光通道8的孔直径为2.5mm。当光经过入射口进入光加热室内后，经过多次反射的光都在有效面被吸收，整个空间内部形成吸收-反射-吸收结构。

进一步地，所述光加热室2整体结构为仿黑体结构；所述光加热室2的内部形成吸收-反射-吸收结构，整个壳体的高度要求尽可能的低，使得整个内部空间尽可能的小。

进一步地，所述光加热室的加热光源13采用带尾纤的980nm半导体激光器。

进一步地，所述光热转换膜6采用金属-电介质复合涂层材料制成；用于将传感气室1和光加热室2进行区域分隔的光转换膜6是利用耐高温胶水将光热转换膜6固定在传感气室上的，并且所述光热转换膜的光吸收体一侧面向光加热室；所述光热转换膜的传热端一侧面向传感气室。

进一步地，所述检测用气室a内部装置的载体为催化剂，所述催化剂是以氧化铝为载体的金、钯合金催化剂，其中，金和钯的质量比为：1.3:1；所述催化剂紧贴在光热转换膜6的传热端。

所述光通道口的尺寸随光纤出射端面直径大小改变。

一种基于权利要求1所述光热催化燃气泄露传感器的燃气泄露检测方法，所述燃气泄露检测方法采用的检测系统包括光热催化燃气泄露传感器、980nm半导体激光器、检测气室内置光纤光栅温度传感单元25、所述温度补偿气室内置参考光纤光栅温度传感单元26、电脑终端30、激光控制电路31和光纤光栅解调仪32；所述光热催化燃气泄露传感器的传感光纤光栅通道口3通过检测气室内置光纤光栅温度传感单元25与所述光纤光栅解调仪32的温度传感器与外部光纤光栅解调仪通道一28相连；所述光热催化燃气泄露传感器的传感光纤光栅通道口3的温度补偿光纤光栅通道口7与所述光纤光栅解调仪32的温度传感器与外部光纤光栅通道二29相连；所述光纤光栅解调仪32的信号输出端通过网络与电脑终端30相连；所述激光控制电路31的激光器控制信号输出端与所述980nm半导体激光器的控制信号输入端相连；所述980nm半导体激光器输出的激光通过多模光纤导入光热催化燃气泄露传感器的通道口10中；

所述燃气泄露检测系统的燃气泄露检测方法为：所述激光控制电路31精确控制980nm半导体激光器13的驱动电流输出连续激光，所述980nm激光器13的驱动电流由温度补偿气室内的参考光纤光栅温度传感器确定，激光加热仿黑体的温度到110-125℃范围内；所述980nm半导体激光器13输出的激光经过多模光纤导入到通道口10中，从光纤端面输出，耦合进光加热室b后完成光热转换，所述光加热室b温度升到最佳温度120℃左右，所述最佳温度下环境中泄露的燃气在催化剂22的作用下发生低温燃烧反应，所述检测气室内置光纤光栅温度传感单元25检测相应温度变化，该温度传感器与外部光纤光栅解调仪通道一28相连接，所述温度补偿气室内置参考光纤光栅温度传感单元26检测无催化剂区域内c环境温度，该温度传感器与外部光纤光栅通道二29相连接，由所述光纤光栅解调仪32解调出两通道温度信号经网线传输至电脑终端30，将所述两通道检测出的温度信号做差值；由所述的温度差值分析催化燃烧温升过程，确定燃气泄露情况。

基本原理：当甲烷气体与空气中过量的氧气共存时，就会有某种金属非金属或氧化物固体物质的表面，通过降低燃料反应的活化能，使燃料在比气相着火温度低的情况下发生反应，并放出一定的热量。

甲烷的催化燃烧过程分为三个阶段，第一阶段是催化氧化阶段，此时是一个低温过程，此过程中，在催化剂的作用下，甲烷发生低温氧化反应。随着温度的升高，甲烷转化率不断提升，此时进入第二个阶段，即催化和非催化共同控制阶段。此后，随着甲烷的非催化燃烧反应加剧，温度急剧上升，非催化燃烧反应占主导地位，甲烷催化燃烧进入第三阶段。因其升温过程不可控且高温状态下催化剂容易失活，所以在传感器领域中不作为甲烷催化燃烧的主要研究对象。

甲烷在催化氧化阶段的反应中，催化剂表面同时发生两种反应，一种是氧化反应，另一种为自由基反应。在催化燃烧载体空间内甲烷与氧气被激活，甲烷解离成甲基或亚甲基，解离成的甲基和亚甲基被分为两部分，一部分甲基或亚甲基会与氧气反应直接生成二氧化碳和水蒸汽，这就是上述的氧化反应。另一种自由基反应的过程为：甲基或亚甲基生成中间产物甲醛，甲醛在工作温度和催化剂的作用下分解成一氧化碳和氢气，再与空气中氧气反应生产最后产物二氧化碳和水蒸气。甲烷催化燃烧反应为放热反应。在以上过程中，甲烷的浓度越高，放出的热量越多。基于甲烷催化燃烧的原理，利用光加热催化燃烧检测反应释放的热量，以此检测空气中的甲烷。

本发明有益效果：

针对传统催化燃烧传感器的多个方面的不足之处，本发明提出了一种光热催化式燃气泄漏光纤传感器。该传感器利用光加热方式替代常用的铂丝电阻加热方式。同时，选用另一种载体催化剂，这种催化剂的最佳工作温度在110℃到125℃，且对甲烷气体的选择性好，灵敏度高，抗其余气体的干扰能力与抗中毒能力强。在感知温度变化方面，利用两根光纤光栅来检测甲烷催化燃烧所释放出的热量。不仅仅可以有效避免催化剂的高温烧结以及硫化物中毒，在检测过程中也可以完全不用考虑铂丝电阻的断裂以及电桥电路的失灵，同时，利用光纤光栅对温度的敏感特性，达到对燃气泄漏的高灵敏度，高精度的检测，极佳的防爆特性。

附图说明

图1为基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器的平面结构图。

图2为基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器气室结构图。

图3为基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器光加热区域结构图。

图4为基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器光热转换光源结构图。

图5为基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器光热转换系统散热模块结构图。

图6为基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器光热转换系统光源操作台结构图。

图7为基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器催化载体装载图。

图8为基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器光纤光栅温度传感单元结构图。

图9为基于于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器催化燃烧温度传感单元结构图。

图10为基于于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器检测流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。

实施例1：

一种基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器，如图1所示，所述传感器包括上部分的传感器气室1和下部分的光加热室2；所述光加热室2与所述传感器气室1之间通过光转换膜6进行区域分隔；所述传感器气室1内设有气室隔板4，并且所述气室隔板4居中固定在所述传感器气室1内；所述气室隔板4的上端连接于所述传感器气室1的壳体顶部，所述气室隔板4的下端连接于所述光转换膜6上；所述气室隔板4将所述传感器气室1分为检测用气室a和温度补偿用气室b；所述检测用气室a的下半部分预留装载载体催化剂的空间，传感气室内装载催化剂的腔体预留空间可装载一颗催化剂。

所述传感器气室1的壳体上设有传感光纤光栅通道口3和温度补偿光纤光栅通道口7；所述传感光纤光栅通道口3设置于检测用气室a一侧的传感器气室的壳体上；所述温度补偿光纤光栅通道口7设置于温度补偿用气室b一侧的传感器气室的壳体上；所述光加热室2的底端设有光通道8。

其中，所述传感器气室1的外壳不锈钢粉末烧结滤管制作而成。

所述传感光纤光栅通道口3为贯穿孔，所述传感光纤光栅通道口3的孔洞直径为2mm；所述传感光纤光栅通道口3的孔洞圆心与所述传感器气室1底边之间的距离为6mm；所述传感光纤光栅通道口3的孔洞圆心与所述气室隔板4之间的水平垂直距离为2mm。

所述温度补偿光纤光栅通道口7为贯穿孔，以方便温度补偿光纤光栅安装固定；所述温度补偿光纤光栅通道口7的孔洞圆心与所述传感器气室1底边之间的距离为1mm；所述温度补偿光纤光栅通道口7与所述气室隔板4之间的水平垂直距离为3mm。

所述光加热结构2的高度为3mm；所述光加热结构2的外壳采用光热转换膜6制成，所述光热转换膜6的光吸收体11一面全部朝向所述光加热结构2的内侧；所述光加热结构2的整个内表面为有效面区域，所述光通道8的孔直径为2.5mm。当光经过入射口进入光加热室内后，经过多次反射的光都在有效面被吸收，整个空间内部形成吸收-反射-吸收结构。

所述光加热室2整体结构为仿黑体结构；所述光加热室2的内部形成吸收-反射-吸收结构，整个壳体的高度要求尽可能的低，使得整个内部空间尽可能的小。

所述传感器还包括光加热室的光加热光源操作台；所述的光源操作台包括散热模块17、高精度温控器19、光源13，电源18。所述光源13采用带尾纤的980nm半导体激光器。

所述光热转换膜6采用金属-电介质复合涂层材料制成；用于将传感气室1和光加热室2进行区域分隔的光转换膜6是利用耐高温胶水将光热转换膜6固定在传感气室上的，并且所述光热转换膜的光吸收体一侧面向光加热室；所述光热转换膜的传热端一侧面向传感气室。

所述检测用气室a内部装置的载体为催化剂，所述催化剂是以氧化铝为载体的金、钯合金催化剂，其中，金和钯的质量比为：1.3:1；所述催化剂紧贴在光热转换膜6的传热端。

所述光通道口的尺寸随光纤出射端面直径大小改变。

实施例2

一种基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器，如图1所示，所述传感器包括上部分的传感器气室1和下部分的光加热室2；所述光加热室2与所述传感器气室1之间通过光转换膜6进行区域分隔；所述传感器气室1内设有气室隔板4，并且所述气室隔板4居中固定在所述传感器气室1内；所述气室隔板4的上端连接于所述传感器气室1的壳体顶部，所述气室隔板4的下端连接于所述光转换膜6上；所述气室隔板4将所述传感器气室1分为检测用气室a和温度补偿用气室b。其中，所述传感器的各部件具体结构如下：

传感器气室：如图2所示传感气室选用一种不锈钢粉末烧结滤9作为传感器气1室外部壳体，烧结滤管9外径11mm，内径9mm，高11.5mm，整个壳体厚度1.5mm，过滤精度50-60um，对烧结滤镜管进行打孔右下方圆孔7为温度补偿光纤光栅用，孔洞圆心距底边1mm，距气室隔板4水平距离为3mm；左边中间部分圆孔3为传感光纤光栅用，孔洞圆心距底边6mm，距气室隔板4水平距离为3mm；孔洞均为贯通孔，直径2mm。中间气室隔板4选用0.5mm厚铝片，居中固定在传感器气室1内，将传感器气室1分为左右两部分。a

光热系统光加热结构：如图3所示所述光加热结构2位于传感器的下部分区域，光加热区域的外壳与传感气室外壳材料不同，所述光加热室结构2中，整个结构只有一个光输入口10，内部全部为光吸收体11，壳体材料为光热转换膜6。光热转换膜6的吸光面全部朝向内侧，整个光加热室2中，除有效面外，其余内表面均做成反射面，将需要反射的内表面粘贴一层锡箔纸12来提高反射率。当光经过入射口10进入光加热室内后，经过多次反射的光都在有效面被吸收，整个空间内部形成吸收-反射-吸收结构。整个内部空间温度场升温越慢，所对应的散热面也越多，所以整个壳体的高度要求尽可能的低，使得整个内部空间尽可能的小。壳体高度为3mm，壳体下侧的预留入入射口10孔直径约为2.5mm。激光以一定的角度入射，利用光纤光栅检测光加热室顶部温度

光加热系统光源：如图4所示本发明设计为光加热结构2选择980nm激光器13作为光加热系统光源。

光加热系统散热模块：如图5所示由于该光源输出功率较高，会产生大量热量，因此需设计一套散热模块19，以此来保证光源的正常工作。该结构系统中，由上到下依次为光源13，黄铜导热片14，TEC半导体制冷器15，铝制散热器16。黄铜导热片14厚度约为4mm，侧面开孔，内置温度传感器以检测光源的实时温度。其中光源13与黄铜导热片14，黄铜导热片14与TEC半导体制冷器15之间均涂抹一层导热硅脂，以便于温度迅速传导到底层的铝制散热器16。光源利用双螺丝固定在黄铜导热片上。温度传感器和TEC半导体制冷器均利用高精度温控器19控制，高精度温控器通过接收温度传感器的温度反馈，根据温度变化驱动TEC半导体制冷器15，以此实现对整个散热系统的温度控制。

光加热系统光源操作台：如图所示将上述的散热模块17、高精度温控器19、电源18、光源13，集成到一个系统中，形成光源系统操作台20，将光源尾纤21按参数要求盘好固定，以保证光源输出的稳定性。平台高度约60mm。

催化剂装载空间：如图7所示本发明所选用的催化燃烧催化剂直径约为4-4.3mm，传感气室内装载催化剂的腔体5预留空间可装载一颗催化剂22。因催化剂需要在一定温度下才能使得燃气发生催化燃烧反应，所以催化剂应位于光热转换膜4上，这样才能最大限度将催化剂填装在传感器气室1内，填装的气室为传感用光纤光栅所通过的部分气室。将催化剂装进传感气室后，利用耐高温胶水将光热转换膜固定在传感器气室上，光热转换膜4的吸光端面向光加热室，传热端面向传感气室。催化剂应紧贴在光热转换膜4的传热端，以便于光能转换成热能后迅速加热催化剂。

光纤光栅温度传感单元制作：如图8所示本发明通过对甲烷催化燃烧三个阶段燃烧机理的分析，可得出甲烷气体在低温下进行催化燃烧所放出的热量较少，导致传感气室内的温度上升较小。要检测到较小的温升，需要封装后的光纤光栅应紧贴催化剂小球的表面或距小球表面距离尽可能的近，才能达到低温下催化燃烧检测的要求。具体封装步骤如下：取一根裸栅23，将除栅区部分的光纤全部穿入塑料保护套中24，而后截取一部分带塑料保护套的光纤。将截取下来的部分光纤与光纤连接头连接在一起形成跳线，以备后续工作使用。将裸栅区域穿入金属套管中，并用耐高温胶水固定。

催化燃烧温度传感单元制作：如图9所示依上述光纤光栅温度传感单元制作方法制作出两个温度传感单元后，对催化燃烧温度传感单元27进行封装。方式为，将两根封装好的光纤光栅温度传感单元贯通穿过传感气室预留孔，使得光纤光栅区域全部置于传感气室内，并用耐高温胶固定上述过程安装固定完毕后，将光加热结构直接与传感气室无缝对接，用耐高温胶粘贴固化。催化剂颗粒置于光热转换膜的传热端，并与光热转换膜直接接触，以求转换热量的最大利用。

实施例3

一种基于权利要求1所述光热催化燃气泄露传感器的燃气泄露检测方法，如图10所示，所述燃气泄露检测方法采用的检测系统包括光热催化燃气泄露传感器、980nm半导体激光器、检测气室内置光纤光栅温度传感单元25、所述温度补偿气室内置参考光纤光栅温度传感单元26、电脑终端30、激光控制电路31和光纤光栅解调仪32；所述光热催化燃气泄露传感器的传感光纤光栅通道口3通过检测气室内置光纤光栅温度传感单元25与所述光纤光栅解调仪32的温度传感器与外部光纤光栅解调仪通道一28相连；所述光热催化燃气泄露传感器的传感光纤光栅通道口3的温度补偿光纤光栅通道口7与所述光纤光栅解调仪32的温度传感器与外部光纤光栅通道二29相连；所述光纤光栅解调仪32的信号输出端通过网络与电脑终端30相连；所述激光控制电路31的激光器控制信号输出端与所述980nm半导体激光器的控制信号输入端相连；所述980nm半导体激光器输出的激光通过多模光纤导入光热催化燃气泄露传感器的通道口10中；

所述燃气泄露检测系统的燃气泄露检测方法为：所述激光控制电路31精确控制980nm半导体激光器13的驱动电流输出连续激光，所述980nm激光器13的驱动电流由温度补偿气室内的参考光纤光栅温度传感器确定，激光加热仿黑体的温度到110-125℃范围内；所述980nm半导体激光器13输出的激光经过多模光纤导入到通道口10中，从光纤端面输出，耦合进光加热室b后完成光热转换，所述光加热室b温度升到最佳温度120℃左右，所述最佳温度下环境中泄露的燃气在催化剂22的作用下发生低温燃烧反应，所述检测气室内置光纤光栅温度传感单元25检测相应温度变化，该温度传感器与外部光纤光栅解调仪通道一28相连接，所述温度补偿气室内置参考光纤光栅温度传感单元26检测无催化剂区域内c环境温度，该温度传感器与外部光纤光栅通道二29相连接，由所述光纤光栅解调仪32解调出两通道温度信号经网线传输至电脑终端30，将所述两通道检测出的温度信号做差值；由所述的温度差值分析催化燃烧温升过程，确定燃气泄露情况。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种基于光纤光栅检测的光热催化燃气泄露传感器，其特征在于，所述传感器包括上部分的传感器气室(1)和下部分的光加热室(2)；所述光加热室(2)与所述传感器气室(1)之间通过光转换膜(6)进行区域分隔；所述传感器气室(1)内设有气室隔板(4)；所述气室隔板(4)的上端连接于所述传感器气室(1)的壳体顶部，所述气室隔板(4)的下端连接于所述光转换膜(6)上；所述气室隔板(4)将所述传感器气室(1)分为检测用气室(a)和温度补偿用气室(b)；所述传感器气室(1)的壳体上设有传感光纤光栅通道口(3)和温度补偿光纤光栅通道口(7)；所述传感光纤光栅通道口(3)设置于检测用气室(a)一侧的传感器气室的壳体上；所述温度补偿光纤光栅通道口(7)设置于温度补偿用气室(b)一侧的传感器气室的壳体上；所述光加热室(2)的底端设有光通道(8)；

所述光加热室(2)整体结构为仿黑体结构；所述光加热室(2)的内部形成吸收-反射-吸收结构；所述光加热室的加热温度升到110-125℃时，达到双金属催化剂的最佳工作温度，此时如果有燃气泄露，燃气将在催化剂的作用下发生低温燃烧，由温度传感器监测温度变化；

所述检测用气室(a)内部装置的载体为催化剂，所述催化剂是以氧化铝为载体的金、钯合金催化剂，其中，金和钯的质量比为：1.3:1；所述催化剂紧贴在光热转换膜(6)的传热端。

2.根据权利要求1所述光热催化燃气泄露传感器，其特征在于，所述传感器气室(1)的外壳采用不锈钢粉末烧结滤管制作而成；所述气室隔板(4)选用0.5mm厚铝片制成，居中固定在所述传感器气室(1)内。

3.根据权利要求1所述光热催化燃气泄露传感器，其特征在于，所述传感光纤光栅通道口(3)为贯穿孔，所述传感光纤光栅通道口(3)的孔洞直径为2mm；所述传感光纤光栅通道口(3)的孔洞圆心与所述传感器气室(1)底边之间的距离为6mm；所述传感光纤光栅通道口(3)的孔洞圆心与所述气室隔板(4)之间的水平垂直距离为2mm。

4.根据权利要求1所述光热催化燃气泄露传感器，其特征在于，所述温度补偿光纤光栅通道口(7)为贯穿孔；所述温度补偿光纤光栅通道口(7)的孔洞圆心与所述传感器气室(1)底边之间的距离为1mm；所述温度补偿光纤光栅通道口(7)与所述气室隔板(4)之间的水平垂直距离为3mm。

5.根据权利要求1所述光热催化燃气泄露传感器，其特征在于，所述光加热室(2)的高度为3mm；所述光加热室(2)的外壳采用光热转换膜(6)制成，所述光热转换膜(6)的光吸收体(11)一面全部朝向所述光加热室(2)的内侧；所述光加热室(2)的整个内表面为有效面区域；所述光通道(8)的孔直径为2.5mm。

6.根据权利要求1所述光热催化燃气泄露传感器，其特征在于，所述光加热室的加热光源(13)采用带多模尾纤的980nm半导体激光器。

7.根据权利要求1或5所述光热催化燃气泄露传感器，其特征在于，所述光热转换膜(6)采用金属-电介质复合涂层材料制成；用于将传感气室(1)和光加热室(2)进行区域分隔的光转换膜(6)是利用耐高温胶水将光热转换膜(6)固定在传感气室上的，并且所述光热转换膜的光吸收体一侧面向光加热室；所述光热转换膜的传热端一侧面向传感气室。

8.一种基于权利要求1所述光热催化燃气泄露传感器的燃气泄露检测方法，其特征在于，所述燃气泄露检测方法采用的检测系统包括光热催化燃气泄露传感器、980nm半导体激光器、检测用气室内置光纤光栅温度传感单元(25)、所述温度补偿用气室内置参考光纤光栅温度传感单元(26)、电脑终端(30)、激光控制电路(31)和光纤光栅解调仪(32)；所述光热催化燃气泄露传感器的传感光纤光栅通道口(3)通过检测用气室内置光纤光栅温度传感单元(25)与所述光纤光栅解调仪(32)的外部光纤光栅解调仪通道一(28)相连；所述光热催化燃气泄露传感器的传感光纤光栅通道口(3)的温度补偿光纤光栅通道口(7)与所述光纤光栅解调仪(32)的外部光纤光栅通道二(29)相连；所述光纤光栅解调仪(32)的信号输出端通过网络与电脑终端(30)相连；所述激光控制电路(31)的激光器控制信号输出端与所述980nm半导体激光器的控制信号输入端相连；所述980nm半导体激光器输出的激光通过多模光纤导入光热催化燃气泄露传感器的通道口(10)中，所述通道口(10)位于光加热室(2)的下方；

所述燃气泄露检测系统的燃气泄露检测方法为：所述激光控制电路(31)精确控制980nm半导体激光器(13)的驱动电流输出连续激光，所述980nm半导体激光器(13)的驱动电流由温度补偿用气室内的参考光纤光栅温度传感器确定，激光加热仿黑体的温度到110-125℃范围内；所述980nm半导体激光器(13)输出的激光经过多模光纤导入到通道口(10)中，从光纤端面输出，耦合进光加热室(b)后完成光热转换，所述光加热室(b)温度升到最佳温度120℃左右，所述最佳温度下环境中泄露的燃气在催化剂(22)的作用下发生低温燃烧反应，所述检测用气室内置光纤光栅温度传感单元(25)检测相应温度变化，其与外部光纤光栅解调仪通道一(28)相连接，所述温度补偿用气室内置参考光纤光栅温度传感单元(26)检测无催化剂区域内(c)环境温度，其与外部光纤光栅通道二(29)相连接，由所述光纤光栅解调仪(32)解调出两通道温度信号经网线传输至电脑终端(30)，将所述两通道检测出的温度信号做差值；由所述的温度差值分析催化燃烧温升过程，确定燃气泄露情况。

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