一种光纤氢气传感器的制造方法
【专利摘要】一种光纤氢气传感器：其特征在于由LED光源(1)、2×1的3dB耦合器(2)、镀有WO3／Pt薄膜FBG(3)、光谱分析仪(4)和气室(5)组成；3-dB耦合器(2)一边的两个端口分别与LED光源(1)及光谱分析仪(4)相连接，3-dB耦合器(2)的另一端与镀有WO3／Pt薄膜FBG(3)相连，镀有WO3／Pt薄膜FBG(3)放置于气室(5)中。本发明具有高精度，可重复性，能够在任何浓度的氢气下监控氢气的泄露情况，也可以用于在空气中测量低浓度的氢气。
【专利说明】一种光纤氢气传感器
【技术领域】
[0001]本发明提供了一种光纤氢气传感器,属于光纤传感【技术领域】。
【背景技术】[0002]氢气是一种情结能源，是一种重要的化学原材料，而且它现在已经被广泛的应用于许多工业领域。由于光纤氢气传感器具有一些非常好的特点，比如:固有的安全性，体积小，反电磁干扰。所以，它已经成为一个科研问题，其中最典型的就是FBG氢气传感器。由于它的波长具有可倍增的能力，所以可以实现分布式测量。另一个优点就是FBG很容易实现温度补偿，这样就可以避免光源密度变化所带来的影响，从而提高传感精度。
[0003]大多数的FBG光纤氢气传感器的响应时间较长,只有在低温和高湿度的环境中才能获得很短的响应时间。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种光纤氢气传感器。该装置能够在任何浓度的氢气下监控氢气泄露，也可以用于在空气中测量低浓度的氢气。具有高精度，高可重复性。
[0005]本发明通过以下技术方案实现:
[0006]本发明提供了一种光纤氢气传感器，其特征在于:由LED光源(I)、2X I的3dB率禹合器(2)、镀有WO3 / Pt薄膜FBG (3)、光谱分析仪(4)和气室(5)组成；3_dB耦合器⑵一边的两个端口分别与LED光源(I)及光谱分析仪(4)相连接，3-dB耦合器(2)的另一端与镀有WO3 / Pt薄膜FBG (3)相连，镀有WO3 / Pt薄膜FBG (3)放置于气室(5)中。本发明具有高精度，可重复性，能够在任何浓度的氢气下监控氢气的泄露情况，也可以用于在空气中测量低浓度的氢气。镀有WO3 / Pt薄膜FBG(3)中Pt的比重为5%~10%。
[0007]本发明的工作原理是:FBG的中央波长λΒ和温度变化AT之间的关系可由以下表达式表示:Λ λΒ=(α + ξ)ΔΤ.λΒ.其中α表示膨胀系数(对于硅而言，α大约为
0.55Χ10—6 / °C )，对于中央波长为1550nm的FBG而言，在室温下，它的温度灵敏度大约为14pm / °C，周围温度可以改变光栅线距(Λ)通过热扩散(Λ Λ=α.Λ.ΛΤ)，它同样也可以改变FBG有效的折射率nrff。通过光热效应ηε--= ξ *neff.Λ T。所以，由于温度变化而引起的波长的改变主要归因于光热效应。
[0008]本发明的有益效果是:该传感器基于带有Pt的WO3层的传感器。它可以用于分布式测量氢气的泄露情况，具有高精度和好的可重复性。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明的光纤氢气传感器特征装置示意图；
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图及实施实例对本发明作进一步描述:[0011]参见附图1，一种光纤氢气传感器:其特征在于由LED光源(1)、2X1的3dB耦合器(2)、镀有WO3 / Pt薄膜FBG (3)、光谱分析仪(4)和气室(5)组成；3_dB耦合器(2) —边的两个端口分别与LED光源(I)及光谱分析仪(4)相连接，3-dB耦合器(2)的另一端与镀有冊3 / Pt薄膜FBG (3)相连，镀有WO3 / Pt薄膜FBG (3)放置于气室(5)中。镀有WO3 /Pt薄膜FBG (3)中Pt的比重为6.5%。
[0012]当单位体积内氢气的浓度为1%时，FBGU FBG2、FBG3的波长移动分别为15nm，22nm, 18nm.当单位体积内氢气的浓度为4 %时，相应的波长移动分别为88pm，140pm,115pm。
【权利要求】
1.一种光纤氢气传感器:其特征在于由LED光源(I)、2X I的3dB稱合器(2)、镀有WO3 / Pt薄膜FBG(3)、光谱分析仪(4)和气室(5)组成；3_dB耦合器(2) —边的两个端口分别与LED光源(I)及光谱分析仪(4)相连接，3-dB耦合器(2)的另一端与镀有WO3 / Pt薄膜FBG (3)相连，镀有WO3 / Pt薄膜FBG (3)放置于气室(5)中。
2.根据权利要求1所述的一种光纤氢气传感器，其特征在于:镀有WO3/ Pt薄膜FBG(3)中Pt的比重为5%?10%。
【文档编号】G01N21/25GK103645145SQ201310717582
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】沈常宇, 刘桦楠, 魏健, 路艳芳, 陈德宝, 褚金雷 申请人:中国计量学院