基于雙毛細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管的光纖氫氣傳感器，將除去涂覆層的單模光纖與雙毛細管熔接，在雙毛細管的側面涂敷Pt?loaded WO3粉末，將一定量的酒精填充在雙毛細管內，并用密封膠封口，從而構成基于雙毛細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生化學反應釋放熱量，由于酒精的熱脹冷縮效應，使得F?P腔中的光束的相位隨溫度改變發生變化，從而進行氫氣濃度的測量。本實用新型具有結構簡單易制備、成本低和高靈敏度的優點。
【專利說明】
基于雙毛細管的光纖氫氣傳感器
技術領域
[0001] 本實用新型屬于光纖傳感技術領域，具體涉及一種基于雙毛細管的光纖氫氣傳感 器。
【背景技術】
[0002] 氫氣是一種工業原料，在石油化工、冶金工業等方面有著廣泛的應用;氫氣作為一 種綠色能源，清潔環保。。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測的優點，被廣泛應 用到氫氣濃度檢測。傳統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鈀膜，通過分析干涉譜可實現對 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，因其具有波分復用的 特性而廣泛應用于氫氣濃度的分布測量，但靈敏度也不高。集成光學微結構的氫氣傳感器， 結構緊湊靈敏度高，但其制作過程復雜。基于三氧化鎢和鉑的混合氣敏涂層的光纖氫氣傳 感器，靈敏度較低，響應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 受環境的污染。
【發明內容】
[0003] 為了解決上述現有技術的不足，本實用新型提供一種基于雙毛細管的光纖氫氣傳 感器，其具有制備方便、結構簡單、靈敏度高的優點。
[0004] 本實用新型所采用的技術方案:一種基于雙毛細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、內徑為l〇um的毛細管、內徑為50um的毛細管依次熔接而成， 且兩毛細管內填充酒精，50um毛細管末端用密封膠密封，其中，雙毛細管的側面涂敷有三氧 化鎢載鉑催化劑(Pt-loaded W03)粉末。
[0005] 所述的雙毛細管其側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將單模光纖和不同內徑的毛細管 熔接，再進行填充液體，封口，涂敷粉末等工作，具有制備方便，結構簡單的優點。
[0008] 2.空氣中，氫氣在Pt-loaded W03粉末的催化作用下與氧氣發生反應，化學反應式 如下：
[0009]
⑴
[0010]該反應過程中，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 相位發生變化，從而光譜分析儀所檢測到的干涉譜也隨之發生改變，而雙毛細管中填充的 酒精具有很高的熱膨脹系數，故該傳感器具有極高的靈敏度。
【附圖說明】
[0011] 圖1為基于雙毛細管的光纖氫氣傳感器的結構示意圖。其中，（1)單模光纖，（2)側 面涂敷三氧化鎢載鉑催化劑(Pt-loaded W03)粉末的雙毛細管，（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 與內徑10um的毛細管熔接在一起，再順次將該毛細管與內徑50um的毛細管熔接，將一定量 的酒精填充在雙毛細管內，用光學膠封口，最后在雙毛細管的側面涂敷Pt-loaded W03粉 末。該傳感器的另一端與光纖環形器一端連接，寬帶光源和光纖光譜儀分別與光纖環形器 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，空氣中的氫氣在Pt-loaded W03粉末的催化作用下與氧氣發生反應釋放出熱量，酒精由于熱脹冷縮效應，使得 F-P腔中的光束的相位隨溫度的變化發生變化，光譜儀實時記錄雙毛細管的光纖氫氣傳感 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，即可實現氫氣的 傳感測量。
【主權項】
1. 一種基于雙毛細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、內徑 為10um的毛細管、內徑為50um的毛細管依次恪接而成，且兩毛細管內填充酒精，50um毛細管 末端用密封膠密封，其中，雙毛細管的側面涂敷有三氧化鎢載鉑催化劑(Pt-loaded W03)粉 末。2. 根據權利要求1所述的一種基于雙毛細管的光纖氫氣傳感器，其特征在于:所述的雙 毛細管其側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
【發明人】李萍, 徐賁, 劉亞銘
【申請人】中國計量學院