CN203037574U - 一种氢气检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种氢气检测装置，包括激光发射器、光环形器、单模光纤、光电二极管、互阻放大器、单片机、显示器和声光报警单元，其中，光电二极管、互阻放大器和单片机依次连接，单片机的输出端分别连接显示器和声光报警单元；激光发射器安装在光环形器的一侧，光电二极管接收光环行器输出的光束信号；光环行器还与单模光纤相连接。本实用新型通过检测光波在光纤中传播的波长、光强等由于氢气浓度的不同而产生的变化，通过单片机计算出氢气的浓度值，实现了氢气的实时监测。该装置灵敏度高，结构简单，监测效果好，适宜应用于各种需要监测氢气的场所。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种检测装置，具体涉及一种氢气检测装置。
背景技术
氢燃料是一种无污染的新型能源，但它存在高度的易燃性和易爆性。因此氢燃料的存储、使用和运输的过程中可能产生危险。能够提前预报氢气的泄漏对保护人类生命财产安全上显得极为重要。
光纤氢气传感器技术包括敏感膜的选择、传感机理研究、传感器的结构设计、信号检测系统和数据处理。应用于生产实践中的光纤氢气传感器比较少，大部分还处于实验研究中。
光学氢敏感材料是贵重金属钯（Pd）及其合金型、氧化钨（WO3）及其与金属单质合金薄膜。其中以Pd作为氢敏材料传感器存在的主要问题是Pd膜与氢气反应所生产的PdHx容易饱和，测试范围较小；Pd膜与光纤的结合不稳定以及探测灵敏度不高。由于Pd膜在吸氢和放氢过程中存在相变导致晶格错位，使得Pd膜和光纤表面的结合力下降而影响传感稳定性，同时由于Pd膜和氢气多次反应也会造成Pd产生裂纹以至于脱落影响传感器使用寿命。
发明内容
针对现有技术当中存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于，提供一种氢气检测装置，该装置能实时监测氢气浓度，并在氢气浓度超过阈值时发出报警。
为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案给予解决：
一种氢气检测装置，包括激光发射器、光环形器、单模光纤、光电二极管、互阻放大器、单片机、显示器和声光报警单元，其中，光电二极管、互阻放大器和单片机依次连接，单片机的输出端分别连接显示器和声光报警单元；激光发射器安装在光环形器的一侧，光电二极管接收光环行器输出的光束信号；光环行器还与单模光纤相连接。
本实用新型的其他技术特点：
所述激光发射器采用半导体激光二极管。
所述光环形器采用TH2525D-1光环形器。
所述光电二极管采用PDT-A85P41型光电二极管。
所述互阻放大器采用ADN2880型放大器。
所述单片机采用C8051F120单片机。
本实用新型通过检测光波在光纤中传播的波长、光强等由于氢气浓度的不同而产生的变化，通过单片机计算出氢气的浓度值，实现了氢气的实时监测。该装置灵敏度高，结构简单，监测效果好，适宜应用于各种需要监测氢气的场所。
附图说明
图1为本实用新型的连接关系示意图。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
如图1所示，基于本实用新型技术方案的一种氢气检测装置，包括激光发射器、光环形器、单模光纤、光电二极管、互阻放大器、单片机、显示器和声光报警单元，其中，光电二极管、互阻放大器和单片机依次连接，单片机的输出端分别连接显示器和声光报警单元；激光发射器安装在光环形器的一侧，光电二极管接收光环行器输出的光束信号；光环行器还与单模光纤相连接。
本实用新型检测氢气的原理是，单模光纤的端面镀Pd/WO3复合敏感膜，用于吸附氢，敏感膜折射率发生变化引起反射光强变化。本实用新型的单模光纤是将传统的氢敏感材料Pd和WO3采用真空磁控溅射的方式共同溅射到单模光纤的端面上，在单模光纤端面上形成Pd/WO3复合敏感膜，而构成氢气敏感薄膜，基于氢被敏感膜吸附并吸收，敏感膜折射率发生变化引起发射光强变化，通过检测光强的值来变相检测氢气浓度。
在本装置中，激光发射器采用半导体激光二极管，这类兼具半导体和激光器特性的激光源，具有更高的峰值功率和较低的能耗，且它的发射脉宽也较窄，本身不需要温度和光学补偿，比传统的发射光源具有明显的优势，用于发射激光信号。
所述光环形器采用TH2525D-1光环形器，该环形器是一种RFID环行器，传输方向：顺时针、逆时针可选，用于正、反向光的分离。
光电二极管采用PDT-A85P41型二极管，这是一种典型的光电效应探测器，具有量子噪声低、响应快、使用方便等特点，广泛用于激光探测器。从氢敏感膜上发射回来的光强包含了气体的浓度信息，经过光电二极管后便将接收到的光信号转换成了电信号。
单片机采用C8051F120芯片，该单片机是一款高性能处理器，内部包含12位ADC和12位DAC，可实现信号的转换，并且支持JTAG调试。
声光报警单元包括蜂鸣器和LED灯，显示器为本领域常规显示器。
本实用新型的工作过程：单模光纤置于需要测试氢气浓度的环境中，由于单模光纤端面的Pd/WO3复合敏感膜与氢气反应而生成氢化物，因此单模光纤端面的折射率发生变化，从而改变了反射光强，通过计算光强信号的改变，可获取氢气的浓度信息。激光发射器发出光信号，光信号通过光环形器无损失地传输到单模光纤，并在覆有Pd/WO3复合敏感膜的光纤端面发生反射、折射，反射光信号沿光纤反方向传输到光环形器上。反射光经光环行器分离后从光环行器的输出端口射出，由光电二极管获取，光电二极管将光信号传递给互阻放大器进行信号的放大后传递给单片机。单片机内部自带A/D转换器可对光信号进行转换后进行处理。通过单片机处理后，单片机将计算出的氢气浓度显示在显示器上，当氢气浓度超过安全临界值时，通过声光报警单元发出警报。
本实用新型采用的电子元器件均为已知产品，本领域技术人员根据本实用新型的技术方案即可知电子元器件的具体连接方式。
Claims (6)
1.一种氢气检测装置，其特征在于，包括激光发射器、光环形器、单模光纤、光电二极管、互阻放大器、单片机、显示器和声光报警单元，其中，光电二极管、互阻放大器和单片机依次连接，单片机的输出端分别连接显示器和声光报警单元；激光发射器安装在光环形器的一侧，光电二极管接收光环行器输出的光束信号；光环行器还与单模光纤相连接。
2.如权利要求1所述的氢气检测装置，其特征在于，所述的激光发射器采用半导体激光二极管。
3.如权利要求1所述的氢气检测装置，其特征在于，所述光环形器采用TH2525D-1光环形器。
4.如权利要求1所述的氢气检测装置，其特征在于，所述光电二极管采用PDT-A85P41型光电二极管。
5.如权利要求1所述的氢气检测装置，其特征在于，所述互阻放大器采用ADN2880型放大器。
6.如权利要求1所述的氢气检测装置，其特征在于，所述单片机采用C8051F120单片机。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104677855A (zh) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 陕西荣基实业有限公司 | 一种氢气燃料电源外漏氢气浓度的检测装置 |
| CN105320165A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-10 | 桂林斯壮微电子有限责任公司 | 车间氢气自动排放系统 |
| CN111157493A (zh) * | 2019-10-09 | 2020-05-15 | 西安科技大学 | 一种基于单光子计数的可定位氢气测量方法 |
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