[發明專利]基于MgTiV-PdCu復合薄膜的光纖氫氣聯網報警裝置

有效

• 申請號: 202010050253.5
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111257286B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 代吉祥;邱書暢;李梓瑞;王勇;王海寧;李溢;楊明紅
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 母秋松

本發明公開了一種基于MgTiV?PdCu復合薄膜的光纖氫氣聯網報警裝置，該報警裝置主要由可見光光源、光敏電阻、STM32ZET106微控制器、抗彎曲多模光纖和MgTiV?PdCu復合薄膜構成。采用低成本的可見光光源、光敏電阻和STM32ZET106微控制器可以實現光信號的處理功能和氫氣濃度的計算，從而大幅降低光纖氫氣傳感系統成本；利用抗彎曲光纖和MgTiV?PdCu復合薄膜制備光纖氫氣傳感探頭，可以大幅提高傳感系統的穩定性和抗干擾能力。本發明提供的基于MgTiV?PdCu復合薄膜的光纖氫氣聯網報警裝置，在提高傳感器抗干擾能力和大幅降低光纖氫氣傳感系統成本前提下，可以實現低濃度氫氣的安全檢測和預警，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種基于MgTiV-PdCu復合薄膜的光纖氫氣聯網報警裝置，屬于氫氣傳感器薄膜及氫氣報警裝置技術領域。

背景技術

近年來，隨著科學技術的發展，人們越來越注重對環境的保護和資源的節約，傳統的石油，煤碳能源，都屬于不可再生能源，且會對環境造成一定的污染。而氫氣因為其無污染，可再生，效率高等優點，被當作下一代重要的清潔能源和化工原料。然而，氫氣分子小，容易泄露，且化學性質活潑，在空氣中濃度達到4%~75%遇明火就會產生爆炸，造成巨大的損失。所以，一個低成本，便攜式，能在一個濃度范圍準確報警的小型氫氣報警器在氫能源的生產和儲存過程中對我們監測氫氣濃度，預防爆炸事故的發生有重要的意義。

傳統的電化學傳感器的原理是將氫氣濃度信號轉換為電信號，再進行采集和處理，所以依然存在產生電火花從而引起爆炸的危險；另外電化學傳感器的傳感探頭工作溫度過高，且電化學傳感器對氫氣的選擇性較差，可能會出現誤判的情況，因此傳統的電化學傳感器難以在氫氣的生產、運輸和儲存中起到安全可靠報警的作用。光纖氫氣傳感器將氫氣濃度信號通過特定的氫氣敏感材料轉換成光信號，再對光信號進行處理，所以具有安全性好、抗電磁干擾、耐腐蝕及體積小等優點，是實現氫氣泄露安全預警的理想方案。目前光纖氫氣傳感器主要分為微鏡型、消逝場型、干涉型、布拉格光柵型氫氣傳感器等，這些傳感系統成本較高和體積較大，在抗彎曲和振動方面還存在不足之處，嚴重阻礙這些傳感器氫能源相關領域的應用。

發明內容

目的：為了解決光纖氫氣傳感系統成本高、體積大的缺點，提高光纖氫氣傳感系統抗彎曲和振動的干擾能力，進而在氫氣的運輸和儲存設施中應用的問題，本發明提供一種基于MgTiV-PdCu復合薄膜的光纖氫氣聯網報警裝置。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種MgTiV-PdCu復合薄膜，包括：敏感層、催化劑層，所述敏感層上方設置有催化劑層，所述敏感層采用MgTiV薄膜，其含量為Mg原子含量為50~90%，Ti原子含量為5~25%，V原子含量為5~25%，所述催化劑層采用PdCu薄膜，其含量為Pd原子含量為60~80%，Cu原子含量為20~40%。

一種基于MgTiV-PdCu復合薄膜的光纖氫氣聯網報警裝置，包括：傳感探頭，可見光光源輸出的光信號通過光纖分路器的兩端中的一端輸入，從光纖分路器的單端傳輸至傳感探頭，返回的光從光纖分路器兩端中的另一端傳輸到光敏電阻轉換為電壓信號，電壓信號發送給控制與顯示模塊，所述控制與顯示模塊用于將電壓信號轉換為氫氣濃度，并顯示氫氣濃度；所述傳感探頭包括多模光纖，多模光纖端部涂有氫氣敏感薄膜，所述氫氣敏感薄膜采用權利要求1所述的MgTiV-PdCu復合薄膜。

作為優選方案，還包括帶孔鋼管，所述帶孔鋼管套接在多模光纖自由端，帶孔鋼管3-2的端部通過環氧樹脂3-1密封。

作為優選方案，還包括蜂鳴器和LED燈，所述蜂鳴器和LED燈分別與控制與顯示模塊相連接，用于當氫氣濃度超過閾值時，LED亮起，蜂鳴器響起實現聲光報警。

作為優選方案，還包括網絡模塊，所述網絡模塊與控制與顯示模塊相連接，網絡模塊用于將氫氣報警信息通過網絡發送給上位機。