[實(shí)用新型]一種基于光纖微腔雙F?P游標(biāo)放大氫氣傳感器的自標(biāo)定裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720436647.8
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN207051192U
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春柳;李翌娜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量大學(xué)
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于光纖微腔雙F-P 游標(biāo)放大氫氣傳感器的自標(biāo)定裝置。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源的需求與日俱增。而現(xiàn)在所使用的石油、煤炭等能源都是不可再生資源。同時(shí)，這些能源的使用會(huì)排放出大量的二氧化碳和溫室氣體，對環(huán)境危害大。氫能是一種無污染，儲(chǔ)量大，熱值高的清潔能源，是保障能源安全的永久性戰(zhàn)略。但是，由于氫氣分子量小，容易泄露，在生產(chǎn)，儲(chǔ)存，運(yùn)輸，使用中存在很多安全隱患。因此，氫能在存儲(chǔ)和使用過程中必須對其進(jìn)行監(jiān)測。現(xiàn)有的氫氣傳感器有催化式、熱導(dǎo)式、電化學(xué)式、光學(xué)式等幾大類產(chǎn)品。然而目前還沒有任何一種氫氣傳感器能完全滿足所有的市場要求。面對未來氫能市場的巨大需求，不斷提升傳感器的靈敏度、選擇性、響應(yīng)時(shí)間和穩(wěn)定性一直是氫氣傳感技術(shù)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

光纖傳感器興起于八十年代，因其具有良好的實(shí)時(shí)性，具有較高的靈敏度等特點(diǎn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)鄰域，特別是受環(huán)境溫濕度影響小，體積小，重量輕，是無源器件，不產(chǎn)生火花，本質(zhì)安全這些特點(diǎn)，光纖傳感技術(shù)在氫氣檢測領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注。目前，常見的光纖氫氣傳感器的類型主要有光纖干涉型、微透鏡型、倏逝場型和布拉格光柵型等。鈀因?yàn)槠鋵錃庥泻芎玫倪x擇性、透過性和吸收性而普遍被用作光學(xué)氫氣傳感中。當(dāng)氫氣遇到鈀時(shí)，氫氣能夠在鈀表面離解為氫原子，通過擴(kuò)散進(jìn)入鈀體內(nèi)。當(dāng)環(huán)境中的氫氣濃度降低時(shí)鈀中的氫又會(huì)結(jié)合成氫氣脫附，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。但是在一些特殊場合，光纖氫氣傳感器仍存在一些不足，例如沒有基準(zhǔn)線，會(huì)出現(xiàn)零基漂移，測量精度不高；鈀膜容易開裂導(dǎo)致測量范圍小，探測靈敏度不高等問題。

針對上述光纖氫氣傳感器中所存在的不足，解決零漂問題，實(shí)現(xiàn)對氫氣的高精度檢測。本實(shí)用新型提出了一種基于光纖微腔雙F-P游標(biāo)放大氫氣傳感器的自標(biāo)定裝置，這種裝置選取雙F-P干涉腔中一組干涉峰作為自標(biāo)定線，解決零漂的問題，充分利用了光纖微腔所形成的雙F-P干涉結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)游標(biāo)放大效應(yīng)，結(jié)合具有高穩(wěn)定性的銀鈀合金膜實(shí)現(xiàn)對氫氣的高精度檢測。根據(jù)此裝置所制做的光纖傳感器具有感應(yīng)氫氣量程大，選擇性好，精度高，響應(yīng)時(shí)間短，重復(fù)性好，抗溫度干擾等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種基于光纖微腔雙F-P游標(biāo)放大氫氣傳感器的自 標(biāo)定裝置，以解決光纖氫氣傳感器普遍存在的零基漂移問題。

本實(shí)用新型為解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：

一種基于光纖微腔雙F-P游標(biāo)放大氫氣傳感器的自標(biāo)定裝置，由寬帶光 源(1)、光譜分析儀(2)、3dB耦合器(3)、單模光纖(4)、雙F-P氫氣傳感模 塊(5)組成，其特征在于：所述雙F-P氫氣傳感模塊(5)由空芯光纖(6)、多 模光纖(7)熔接而成；其中空芯光纖(6)構(gòu)成第一F-P光纖微腔(10)；多模 光纖(7)構(gòu)成第二F-P光纖微腔(11)，外表面鍍有銀膜(8)，銀/鈀復(fù)合膜(9)； 3dB耦合器(3)一側(cè)的兩個(gè)端口分別與寬帶光源(1)，光譜分析儀(2)相連， 3dB耦合器(3)另一側(cè)的端口通過單模光纖(4)與雙F-P氫氣傳感模塊(5) 相連；光譜分析儀(2)作為信號解調(diào)部分；空芯光纖(6)、多模光纖(7)的長 度差為5μm～50μm，銀膜(8)的厚度應(yīng)為2nm～10nm，銀/鈀復(fù)合膜(9)的厚度 應(yīng)為10nm～40nm。

本實(shí)用新型的有益效果為：

本實(shí)用新型選取雙F-P干涉腔中一組干涉峰作為自標(biāo)定線，解決零漂的 問題，充分利用了光纖微腔所形成的雙F-P干涉結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)游標(biāo)放大效應(yīng)，結(jié)合 具有高穩(wěn)定性的銀鈀合金膜實(shí)現(xiàn)對氫氣的高精度檢測。根據(jù)此裝置所制做的光纖 傳感器具有感應(yīng)氫氣量程大，選擇性好，精度高，響應(yīng)時(shí)間短，重復(fù)性好，抗溫 度干擾等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的雙F-P氫氣傳感模塊(5)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步描述。