[實用新型]一種基于復合敏感材料的甲醇氣體傳感裝置

有效

• 申請號: 201921489930.2
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN211043134U
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 沈濤;代小爽;李冰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;B82Y15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供了一種基于復合敏感材料的甲醇氣體傳感裝置，涉及光纖傳感技術領域，具體涉及一種基于復合敏感材料的甲醇氣體傳感裝置。本實用新型是為了解決在現有傳感技術中，甲醇氣體傳感的靈敏度低，恢復性差等問題。它包括ASE光源，隔離器，甲醇氣體傳感頭，光譜儀。其中，甲醇氣體傳感頭是由復合敏感材料和微納光纖組成，復合敏感材料是由水熱法制備的片狀氧化鋅復合石墨烯，將其涂覆在微納光纖的錐體部分，通過觀察經過甲醇氣體傳感頭的光譜變化，從而實現對甲醇氣體快速、準確的檢測。

技術領域

本實用新型屬于光纖傳感技術領域，具體涉及一種基于復合敏感材料的甲醇氣體傳感裝置。

背景技術

甲醇，一種有酒精氣味且高度揮發的液體。隨著現代工業的發展，甲醇已經成為了基礎的有機化工原料和優質燃料，被廣泛應用于工業染料、甲醛的合成以及汽車燃料等。然而，甲醇是一種危害人體健康、污染環境的物質。當甲醇進入人體之后，主要作用于人體神經系統以及血液循環系統，不僅會破壞人體視覺神經細胞，導致視力模糊，而且會對人體的呼吸道粘膜造成一定的損害。除此之外，甲醇在體內不易被排出，并且氧化緩慢，在慢慢積累的情況下，會出現代謝性酸中毒。因此，對室內空氣中甲醇的檢測具有重要意義。

目前，用于檢測甲醇氣體的方法主要有拉曼光譜法、比色法、紅外光譜法、氣敏傳感器法等。這些方法在精確度、便捷性以及經濟性上都各有所長，但同時也存在著一些不可忽略的缺陷。其中，拉曼光譜法曲線復雜，難以識別；比色法雖然成本低，但是精確度不足；紅外光譜法的靈敏度較低。氧化物半導體氣敏傳感器是氣敏傳感器中應用最為廣泛的傳感器，石墨烯作為金屬氧化物的載體，提高了氧化物的電子傳輸性能，有效防止了氧化物納米粒子的團聚現象。將片狀氧化鋅復合石墨烯作為甲醇氣體傳感器的復合敏感材料，在靈敏度、選擇性和恢復性等問題上具有很大的改善。

發明內容

本實用新型提供了一種基于復合敏感材料的甲醇氣體傳感裝置，是為了解決現有甲醇氣體傳感器的檢測靈敏度低、成本較高、恢復性差等問題。

為達上述目的，本實用新型實施實例采用如下技術方案：

提供了一種基于復合敏感材料的甲醇氣體傳感裝置，其特征在于：它包括ASE光源(1)、隔離器(2)、甲醇氣體傳感頭(3)、光譜儀(4)；

甲醇氣體傳感頭(3)包含復合敏感材料(3-1)和微納光纖(3-2)，將復合敏感材料(3-1)涂覆在微納光纖(3-2)上；ASE光源(1)通過普通單模光纖連接隔離器(2)的一側，另一側與甲醇氣體傳感頭(3)相連接，甲醇氣體傳感頭(3)的另一側通過普通單模光纖連接光譜儀(4)。

所述的ASE光源(1)的中心波長為1550nm，帶寬為40nm。

所述的復合敏感材料(3-1)為片狀氧化鋅復合石墨烯。

所述的微納光纖(3-2)是將普通單模光纖通過氫氧焰熔融拉錐法得到的，其中復合敏感材料(3-1)涂覆在微納光纖(3-2)的錐體部分。

本實用新型專利提供了一種基于復合敏感材料的甲醇氣體傳感裝置，該傳感裝置改善了現有甲醇氣體傳感器的檢測靈敏度低、成本較高、恢復性差等問題。

本實用新型的有益效果是：本實用新型針對現有甲醇氣體傳感器的檢測靈敏度低、成本較高、恢復性差等不足，提出改進方案。復合敏感材料片狀氧化鋅復合石墨烯是通過水熱法制備而得，采用滴涂法將其涂覆在由氫氧焰熔融拉錐法制備的微納光纖上。當外界甲醇濃度發生變化時，片狀氧化鋅復合石墨烯吸附不同濃度的甲醇氣體分子，使其內部發生電子轉移進而引起折射率的變化，光譜發生變化。通過觀察經過甲醇氣體傳感頭的光譜變化，進而實現對甲醇氣體濃度的檢測。該傳感裝置靈敏度高、恢復性好、成本較低、結構簡單，能夠較好地實現對甲醇氣體濃度的檢測，有效降低了甲醇氣體對人們的身心健康以及環境造成的危害。

附圖說明