[发明专利]一种光纤探针传感器及制备方法

说明书

本发明公开了一种光纤探针传感器，采用前端为锥形结构的光纤作为多参量测量传感器，在光纤的锥形结构侧壁设置沿光纤径向设置的开口槽，开口槽与光纤纤芯连通，在开口槽下表面涂覆有待检测参量敏感材料层，利用不同敏感材料层反射率的变化形成不同光谱图实现环境中温度和有害气体的检测，本发明光纤探针体积小、质量小、抗电磁干扰、具有柔性化特点，其响应时间短、灵敏度高，可通过大量分布，应用于应急事故、检漏和巡视，可以很容易判断泄漏点的方位，大大提高工作效率。光纤的锥形结构侧壁沿光纤轴线方向设有多个开口槽，各开口槽下表面涂覆的待检测参量敏感材料层不同，采用一根光纤可同时实现多种不同参量的测量，大大提高了测量效率。

技术领域

本发明属于探针传感器领域，具体涉及一种光纤探针传感器及制备方法。

背景技术

有害气体的检测日益重要，尤其是因为燃烧爆炸、管道泄露等因素引起的一氧化碳、氮氧化物等有害气体，更是对人体造成严重危害。但目前绝大部分有害气体传感器只是针对单一有害气体，多参量有害气体检测传感器的研究还较少。

此外，温度变化也会引起挥发性有机物或其它有毒有害气体的浓度变化。目前大多数有害气体检测并没有同步的温度检测，无法实现同一环境下的有害气体及其所在环境温度的同步检测，采用多传感器检测，易对检测环境造成波动影响，检测结果精度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤探针传感器及制备方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种光纤探针传感器，包括前端为锥形结构的光纤，光纤的锥形结构侧壁设有沿光纤径向设置的开口槽，开口槽与光纤纤芯连通，开口槽下表面涂覆有待检测参量敏感材料层。

进一步的，光纤的锥形结构侧壁沿光纤轴线方向设有多个开口槽，各开口槽下表面涂覆的待检测参量敏感材料层不同。

进一步的，温度敏感材料采用碳系复合物温敏感材料。

进一步的，开口槽沿垂直于开口槽方向界面为边矩形、梯形和中心矩形。

一种光纤探针传感器制备方法，包括以下步骤：

步骤1)、对去掉涂覆层的光纤进行电极加热拉锥形成光纤锥结构；

步骤2)、通过腐蚀方法对光纤锥结构进行化学腐蚀，得到前端为锥形结构的光纤尖端结构；

步骤3)、通过聚焦离子束对光纤尖端结构进行腔体刻蚀形成开口槽结构；

步骤4)、最后在光纤尖端结构的开口槽下表面涂覆待检测参量敏感材料层，制备得到多参量测量的光纤探针传感器。

进一步的，去除光纤表面涂覆层，然后对去掉涂覆层的光纤除污清洗，然后采用光纤熔接机对去除涂覆层段的光纤进行电极加热拉锥，直至拉断，初步形成光纤锥结构。

进一步的，具体采用用无水乙醇对去掉涂覆层的光纤除污清洗。

进一步的，步骤2)得到的前端为锥形结构的光纤尖端结构长度小于1微米。

进一步的，步骤2)中对光纤锥结构进行化学腐蚀，采用浓度为10％～75％的氢氟酸溶液对光纤锥形结构浸润1.25～6h得到光纤尖端结构。

进一步的，采用多次重复刻饰得到表面光洁的带有开口槽的光纤尖端结构。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：