CN205656129U - 基于双毛细管的光纤氢气传感器 - Google Patents
基于双毛细管的光纤氢气传感器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于双毛细管的光纤氢气传感器，将除去涂覆层的单模光纤与双毛细管熔接，在双毛细管的侧面涂敷Pt‑loaded WO3粉末，将一定量的酒精填充在双毛细管内，并用密封胶封口，从而构成基于双毛细管的光纤氢气传感器。空气中的氢气在Pt‑loaded WO3粉末的催化作用下发生化学反应释放热量，由于酒精的热胀冷缩效应，使得F‑P腔中的光束的相位随温度改变发生变化，从而进行氢气浓度的测量。本实用新型具有结构简单易制备、成本低和高灵敏度的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于双毛细管的光纤氢气传感器。
背景技术
氢气是一种工业原料，在石油化工、冶金工业等方面有着广泛的应用；氢气作为一种绿色能源，清洁环保。。然而氢气在空气中的体积浓度在4％-75％之间极易引起爆炸，因此检测氢气的浓度尤为重要。光纤氢气传感器由于具有安全和实时监测的优点，被广泛应用到氢气浓度检测。传统的干涉型光纤氢气传感器是在玻璃套管的两端分别固定入射光纤和反射光纤从而形成F-P干涉腔，并在玻璃套管的表面镀设钯膜，通过分析干涉谱可实现对氢气浓度的检测，但灵敏度不高。基于光纤布拉格光栅的氢气传感器，因其具有波分复用的特性而广泛应用于氢气浓度的分布测量，但灵敏度也不高。集成光学微结构的氢气传感器，结构紧凑灵敏度高，但其制作过程复杂。基于三氧化钨和铂的混合气敏涂层的光纤氢气传感器，灵敏度较低，响应时间并没有得到提高。基于金属的氢气光纤传感器，成本较高，并易受环境的污染。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供一种基于双毛细管的光纤氢气传感器，其具有制备方便、结构简单、灵敏度高的优点。
本实用新型所采用的技术方案：一种基于双毛细管的光纤氢气传感器，其特征在于：所述的传感器由单模光纤、内径为10um的毛细管、内径为50um的毛细管依次熔接而成，且两毛细管内填充酒精，50um毛细管末端用密封胶密封，其中，双毛细管的侧面涂敷有三氧化钨载铂催化剂(Pt-loaded WO3)粉末。
所述的双毛细管其侧面涂敷的三氧化钨载铂催化剂(Pt-loaded WO3)粉末的厚度为10-50微米。
本实用新型的有益效果是：
1.传感器制备过程中只需使用普通商用熔接机将单模光纤和不同内径的毛细管熔接，再进行填充液体，封口，涂敷粉末等工作，具有制备方便，结构简单的优点。
2.空气中，氢气在Pt-loaded WO3粉末的催化作用下与氧气发生反应，化学反应式如下：
该反应过程中，会释放大量热量，使得酒精与单模光纤端面形成的F-P腔中光束的相位发生变化，从而光谱分析仪所检测到的干涉谱也随之发生改变，而双毛细管中填充的酒精具有很高的热膨胀系数，故该传感器具有极高的灵敏度。
附图说明
图1为基于双毛细管的光纤氢气传感器的结构示意图。其中，(1)单模光纤，(2)侧面涂敷三氧化钨载铂催化剂(Pt-loaded WO3)粉末的双毛细管，(3)密封胶，(4)酒精。
图2为传感器的干涉谱随氢气浓度变化而变化的示意图。
具体实施方式
如图1所述的双毛细管光纤氢气传感器，其制备流程为：将除去涂覆层的单模光纤与内径10um的毛细管熔接在一起，再顺次将该毛细管与内径50um的毛细管熔接，将一定量的酒精填充在双毛细管内，用光学胶封口，最后在双毛细管的侧面涂敷Pt-loaded WO3粉末。该传感器的另一端与光纤环形器一端连接，宽带光源和光纤光谱仪分别与光纤环形器的另外两端连接。将光纤氢气传感器置于待测氢气浓度的气室内，空气中的氢气在Pt-loaded WO3粉末的催化作用下与氧气发生反应释放出热量，酒精由于热胀冷缩效应，使得F-P腔中的光束的相位随温度的变化发生变化，光谱仪实时记录双毛细管的光纤氢气传感器的干涉谱，尤其是干涉谱中的谐振波长值。通过比对谐振波长的变化从而确定待测空间氢气的浓度。图2为光纤氢气传感器干涉谱的示意图，B曲线为未通氢气时的原始谱，C曲线表示通入一定量氢气后的干涉谱，观察光谱分析仪中的光谱波峰漂移量，即可实现氢气的传感测量。
Claims (2)
1.一种基于双毛细管的光纤氢气传感器，其特征在于：所述的传感器由单模光纤、内径为10um的毛细管、内径为50um的毛细管依次熔接而成，且两毛细管内填充酒精，50um毛细管末端用密封胶密封，其中，双毛细管的侧面涂敷有三氧化钨载铂催化剂(Pt-loaded WO3)粉末。
2.根据权利要求1所述的一种基于双毛细管的光纤氢气传感器，其特征在于：所述的双毛细管其侧面涂敷的三氧化钨载铂催化剂(Pt-loaded WO3)粉末的厚度为10-50微米。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109932078A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-25 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种高灵敏光纤温度传感探头及其制作方法 |
| CN110207846A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-06 | 哈尔滨工程大学 | 一种毛细管光纤温度传感器 |
| CN112730271A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-30 | 哈尔滨工程大学 | 检测voc气体浓度与温度的液晶光纤传感器及制备方法 |
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- 2016-03-08 CN CN201620176235.0U patent/CN205656129U/zh not_active Expired - Fee Related
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