CN205920045U - 一种基于游标效应的fpi氢气传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于游标效应的FPI氢气传感器，其特征在于：所述FPI氢气传感器由单模光纤、毛细管和光子晶体光纤顺次连接，且光子晶体光纤侧面涂敷有Pd膜，取毛细管的长度约为201.45um，光子晶体光纤的长度约为145.55um，从而构成基于游标效应的FPI氢气传感器；单模光纤的另一端与光纤环形器连接，宽带光源、光谱仪分别与光纤环形器的另外两端连接。本实用新型具有制备简单、体积小和灵敏度高等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于游标效应的FPI氢气传感器。
背景技术
氢气作为一种清洁能源，在现代工业中有着极大的潜在应用价值。然而氢气在空气中的体积浓度在4％-75％之间极易引起爆炸，所以氢气的泄漏检测显得尤为重要。利用本质安全的氢气传感器来检测其泄漏成为人们日益关注的问题。基于电特性工作原理的氢气传感器，在使用的过程中易产生电火花，有引起爆炸的可能性。与传统的氢气传感器相比，光纤氢气传感器具有体积小、重量轻、以及抗电磁干扰等优点。其中，传统的光纤干涉型氢气传感器一般利用焊接或者毛细管封装的方法制作，其制作工序复杂，且灵敏度不高。基于金属的氢气光纤传感器，并易受环境的污染。渐逝场型光纤氢气传感器利用金属覆层中渐逝场的变化来检测氢气的浓度。这种传感器对制造工艺的要求苛刻。布拉格光栅式光纤氢气传感器采用高强度紫外线照射光纤而形成的，FBG氢气传感器是基于波长调制原理，从根本上消除了光功率波动的影响，提高了传感器的抗干扰能力和稳定性。这种传感器还具备多路复用的能力，但是相应的其制作复杂。微镜式光纤氢气传感器由于钯膜的反射率在吸收氢气后发生变化，探测器通过检测接收到的光强变化来得到氢浓度的变化。具有制作工艺简便、成本低并且其精度能满足部分领域的需求。但它只适合于点式测量，复用能力有限；而且它的灵敏度与响应时间互相干扰，无法独立优化。
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游标效应的FPI氢气传感器，其具有制备方便、结构简单、灵敏度高等优点。
本实用新型所采用的技术方案：一种基于游标效应的FPI氢气传感器，其特征在于：所述的传感器由单模光纤、内径为75um的毛细管、内径为70um的光子晶体光纤依次熔接而成，且在光子晶体光纤侧面涂敷有Pd膜。
所述传感器的毛细管腔长约为201.45um，光子晶体光纤的长度约为145.55um，其侧面涂敷的Pd膜的厚度为10-50um。
本实用新型的有益效果是：
1.该传感器制备过程中只需使用普通商用熔接机将单模光纤、毛细管和光子晶体光纤依次熔接，涂敷粉末等工作，具有制备方便，结构简单、灵敏度高的优点。
2.所述传感器的工作原理是：当光沿着单模光纤传输，由于折射率的差异，部分光会在单模光纤和毛细管的熔接面、毛细管与光子晶体光纤熔接面和光子晶体光纤的端面发生反射，形成级联型的FP腔，当Pd膜遇氢气后体积会发生膨胀，从而拉动光子晶体光纤使得其腔长变长，光程差发生变化引起干涉谱的包络谱发生漂移，通过检测包络谱的漂移量即可准确确定待测空气中氢气的浓度，其与一般氢气传感器相比具有灵敏度高的优点。
附图说明
下面结合附图及具体方式对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型基于游标效应的FPI氢气传感器的结构示意图；
图2是FPI氢气传感器测试系统示意图；
图中：1.法布里-珀罗干涉仪，2.单模光纤，3.毛细管，4.侧面涂敷有Pd膜的光子晶体光纤，5.宽带光源，6.光谱仪，7.光纤环形器。
具体实施方式
如图1所述的基于游标效应的FPI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75um的毛细管熔接在一起，再顺次将该毛细管与内径70um的光子晶体光纤熔接，在光子晶体光纤的侧面涂敷Pd膜，取毛细管的长度约为201.45um，光子晶体光纤的长度约为145.55um，由于毛细管腔长近似等于光子晶体光纤的腔长，因此会出现游标效应。该传感器的另一端与光纤环形器一端连接，宽带光源和光谱仪分别与光纤环形器的另外两端连接。
如图2所示，进行氢气传感实验时，将氢气传感器置于待测氢气浓度的气室内，当Pd膜遇氢气后体积会发生膨胀，由于应力作用使得光子晶体光纤的腔长变长，腔长会随着氢气浓度的变化而变化，光谱仪实时记录FPI氢气传感器的干涉谱。通过检测干涉谱包络的漂移量从而确定待测空间氢气的浓度，由于游标效所以该FPI氢气传感器比一般氢气传感器的灵敏度高。
Claims (2)
1.一种基于游标效应的FPI氢气传感器，其特征在于：所述的传感器由单模光纤、内径为75um的毛细管和内径为70um的光子晶体光纤依次熔接而成，其中，光子晶体光纤的侧面涂敷有Pd膜。
2.根据权利要求1所述的一种基于游标效应的FPI氢气传感器，其特征在于：所述的光子晶体光纤其侧面涂敷的Pd膜的厚度为10-50um，毛细管的长度为201.45um，光子晶体光纤的长度为145.55um。
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2016
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