[發明專利]氣體傳感器、氣體傳感器的制備方法和氣體檢測裝置

在審

• 申請號: 201811380033.8
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109406439A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 朱亮;張培晴;王磊磊;楊丹丹;馬文強;王訓四;戴世勛;劉自軍;許銀生;聶秋華
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N21/01
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 謝瀟

本發明公開的氣體傳感器由硫系玻璃懸吊芯光纖制成，該硫系玻璃懸吊芯光纖的吊芯裸光纖由外管保護，可靠性好，且外管上開設的空氣孔有利于待檢測的氣體快速穿過外管與外管內的裸光纖直接接觸，保證高靈敏度，確保檢測結果的準確度；本發明公開的氣體傳感器的制備方法通過搭建空氣孔加工平臺實現空氣孔的打孔操作，該空氣孔加工平臺搭建方法簡單，方便打孔，打孔時不需要對光纖進行其他額外的處理，可精確地控制空氣孔的孔徑、排數和間距；本發明公開的氣體檢測裝置結構簡單、易于搭建，能夠對包括瓦斯氣體在內的多種氣體進行定性、定量分析和檢測，可廣泛應用于煤礦瓦斯監測預警、煤礦自然發火監測預警、有毒有害氣體或危險氣體監測預警等領域。

技術領域

本發明涉及氣體傳感技術領域，具體是一種氣體傳感器、氣體傳感器的制備方法和氣體檢測裝置。

背景技術

能源是人類生存和發展的重要物質基礎，關系著國計民生和國家安全。在能源的開采利用過程中，安全生產成為經濟發展中的一項重要課題。近年來，國家對安全生產給予了極大的重視，安全生產事故總量呈下降趨勢，但是重特大事故頻發且危害嚴重。

在我國煤炭領域，瓦斯和自然發火是煤礦安全生產中的兩種主要災害。針對瓦斯災害，瓦斯監測監控系統是監測預警的主要手段。當前煤礦瓦斯監測監控系統的主要問題在于所用的催化燃燒式傳感器存在可靠性差、頻繁校準、壽命短、量程小等問題。從而導致現有的傳感器不能適應礦山安全的需求。煤礦自然發火的預測預警主要采取氣體指標分析預報辦法。傳統自然發火所用的痕量氣體檢測設備主要是色譜分析系統，存在著設備復雜、操作復雜、分析速度慢、不能實現在線監測等問題，限制了其應用范圍。隨著技術進步，改進的束管系統采用紅外分析儀來代替部分色譜分析儀，加快了檢測速度，但存在的缺陷是測量氣體種類少，無法實現存在較大交叉干擾的烯烴類痕量氣體檢測。因此現有檢測技術的缺陷限制了火災預測預報技術的發展。

在中遠紅外存在大量的分子指紋區，這其中就包括瓦斯氣體中含量相當高的甲烷等氣體的強吸收區域。例如，根據氣體的中紅外光透過譜圖，3.3～3.6μm波長對應為甲烷氣體在中紅外的強吸收區域，其中在波長3.31μm處的吸收強度是1.33μm處的吸收強度的1300多倍，是1.66μm處的吸收強度的160多倍。目前光纖氣體傳感器主要是采用石英光纖針對氣體物質在近紅外區域(波長小于2μm)的光譜吸收進行設計的，其檢測的波長范圍有限，且極可能引入氣體之間的交叉響應，因此限制了光纖氣體傳感器的應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種氣體傳感器、氣體傳感器的制備方法和氣體檢測裝置，該氣體傳感器由硫系玻璃懸吊芯光纖制成，該硫系玻璃懸吊芯光纖的吊芯裸光纖由外管保護，可靠性好，且外管上開設的空氣孔有利于待檢測的氣體快速穿過外管與外管內的裸光纖直接接觸，保證高靈敏度，確保檢測結果的準確度；該氣體傳感器的制備方法通過搭建空氣孔加工平臺實現空氣孔的打孔操作，方便打孔，打孔時不需要對光纖進行其他額外的處理，可精確地控制空氣孔的孔徑、排數和間距；該氣體檢測裝置結構簡單、易于搭建，能夠對包括瓦斯氣體在內的多種氣體進行定性、定量分析和檢測，可廣泛應用于煤礦瓦斯監測預警、煤礦自然發火監測預警、有毒有害氣體或危險氣體監測預警等領域。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：氣體傳感器，包括硫系玻璃懸吊芯光纖，所述的硫系玻璃懸吊芯光纖包括一體設置的外管、吊芯和多片隔離片，所述的吊芯懸設于所述的外管的內側，所述的吊芯與所述的外管經所述的多片隔離片連接，所述的多片隔離片位于所述的外管的內側并沿所述的外管的長度方向設置，所述的外管的管壁上開設有若干排空氣孔，每排所述的空氣孔由沿所述的外管的長度方向間隔設置的多個空氣孔構成。

本發明氣體傳感器由硫系玻璃懸吊芯光纖制成，硫系玻璃懸吊芯光纖具有1～20μm的寬透過譜和超高的非線性，能夠實現對瓦斯氣體的高靈敏度檢測。該硫系玻璃懸吊芯光纖的吊芯裸光纖由外管保護，可靠性好，且外管上開設的空氣孔有利于待檢測的氣體快速穿過外管與外管內的裸光纖直接接觸，保證高靈敏度，確保檢測結果的準確度。