一種光纖氫氣傳感器的制造方法
【專利摘要】一種光纖氫氣傳感器：其特征在于由LED光源(1)、2×1的3dB耦合器(2)、鍍有WO3／Pt薄膜FBG(3)、光譜分析儀(4)和氣室(5)組成；3-dB耦合器(2)一邊的兩個端口分別與LED光源(1)及光譜分析儀(4)相連接，3-dB耦合器(2)的另一端與鍍有WO3／Pt薄膜FBG(3)相連，鍍有WO3／Pt薄膜FBG(3)放置于氣室(5)中。本發(fā)明具有高精度，可重復(fù)性，能夠在任何濃度的氫氣下監(jiān)控氫氣的泄露情況，也可以用于在空氣中測量低濃度的氫氣。
【專利說明】一種光纖氫氣傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種光纖氫氣傳感器,屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】[0002]氫氣是一種情結(jié)能源，是一種重要的化學(xué)原材料，而且它現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域。由于光纖氫氣傳感器具有一些非常好的特點，比如:固有的安全性，體積小，反電磁干擾。所以，它已經(jīng)成為一個科研問題，其中最典型的就是FBG氫氣傳感器。由于它的波長具有可倍增的能力，所以可以實現(xiàn)分布式測量。另一個優(yōu)點就是FBG很容易實現(xiàn)溫度補(bǔ)償，這樣就可以避免光源密度變化所帶來的影響，從而提高傳感精度。
[0003]大多數(shù)的FBG光纖氫氣傳感器的響應(yīng)時間較長,只有在低溫和高濕度的環(huán)境中才能獲得很短的響應(yīng)時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種光纖氫氣傳感器。該裝置能夠在任何濃度的氫氣下監(jiān)控氫氣泄露，也可以用于在空氣中測量低濃度的氫氣。具有高精度，高可重復(fù)性。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]本發(fā)明提供了一種光纖氫氣傳感器，其特征在于:由LED光源(I)、2X I的3dB率禹合器(2)、鍍有WO3 / Pt薄膜FBG (3)、光譜分析儀(4)和氣室(5)組成；3_dB耦合器⑵一邊的兩個端口分別與LED光源(I)及光譜分析儀(4)相連接，3-dB耦合器(2)的另一端與鍍有WO3 / Pt薄膜FBG (3)相連，鍍有WO3 / Pt薄膜FBG (3)放置于氣室(5)中。本發(fā)明具有高精度，可重復(fù)性，能夠在任何濃度的氫氣下監(jiān)控氫氣的泄露情況，也可以用于在空氣中測量低濃度的氫氣。鍍有WO3 / Pt薄膜FBG(3)中Pt的比重為5%~10%。
[0007]本發(fā)明的工作原理是:FBG的中央波長λΒ和溫度變化AT之間的關(guān)系可由以下表達(dá)式表示:Λ λΒ=(α + ξ)ΔΤ.λΒ.其中α表示膨脹系數(shù)(對于硅而言，α大約為
0.55Χ10—6 / °C )，對于中央波長為1550nm的FBG而言，在室溫下，它的溫度靈敏度大約為14pm / °C，周圍溫度可以改變光柵線距(Λ)通過熱擴(kuò)散(Λ Λ=α.Λ.ΛΤ)，它同樣也可以改變FBG有效的折射率nrff。通過光熱效應(yīng)ηε--= ξ *neff.Λ T。所以，由于溫度變化而引起的波長的改變主要歸因于光熱效應(yīng)。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:該傳感器基于帶有Pt的WO3層的傳感器。它可以用于分布式測量氫氣的泄露情況，具有高精度和好的可重復(fù)性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的光纖氫氣傳感器特征裝置示意圖；
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖及實施實例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:[0011]參見附圖1，一種光纖氫氣傳感器:其特征在于由LED光源(1)、2X1的3dB耦合器(2)、鍍有WO3 / Pt薄膜FBG (3)、光譜分析儀(4)和氣室(5)組成；3_dB耦合器(2) —邊的兩個端口分別與LED光源(I)及光譜分析儀(4)相連接，3-dB耦合器(2)的另一端與鍍有冊3 / Pt薄膜FBG (3)相連，鍍有WO3 / Pt薄膜FBG (3)放置于氣室(5)中。鍍有WO3 /Pt薄膜FBG (3)中Pt的比重為6.5%。
[0012]當(dāng)單位體積內(nèi)氫氣的濃度為1%時，F(xiàn)BGU FBG2、FBG3的波長移動分別為15nm，22nm, 18nm.當(dāng)單位體積內(nèi)氫氣的濃度為4 %時，相應(yīng)的波長移動分別為88pm，140pm,115pm。
【權(quán)利要求】
1.一種光纖氫氣傳感器:其特征在于由LED光源(I)、2X I的3dB稱合器(2)、鍍有WO3 / Pt薄膜FBG(3)、光譜分析儀(4)和氣室(5)組成；3_dB耦合器(2) —邊的兩個端口分別與LED光源(I)及光譜分析儀(4)相連接，3-dB耦合器(2)的另一端與鍍有WO3 / Pt薄膜FBG (3)相連，鍍有WO3 / Pt薄膜FBG (3)放置于氣室(5)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖氫氣傳感器，其特征在于:鍍有WO3/ Pt薄膜FBG(3)中Pt的比重為5%?10%。
【文檔編號】G01N21/25GK103645145SQ201310717582
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】沈常宇, 劉樺楠, 魏健, 路艷芳, 陳德寶, 褚金雷 申請人:中國計量學(xué)院