[发明专利]一种光纤传感器的制备方法、制备装置及传感器

说明书

本公开提供了一种光纤传感器的制备方法、制备装置及传感器，本公开能够制备出具有高检测灵敏度的传感器，且传感器在测试过程的不同循环有良好的重复性，在长时间的使用过程中有良好的稳定性和耐久性，充分保证了测试结果的准确性和真实性，提高了传感器的使用性能。

技术领域

本公开属于光纤传感器技术领域，具体涉及一种光纤传感器的制备方法、制备装置及传感器。

背景技术

随着科学技术的发展和工业化程度不断提高，污染物的排放量日益增加，对自然环境和人类健康造成严重危害，环境污染成为当下亟需解决的问题，流体成分或浓度等测试成为其中一个重要部分，例如气体污染物主要包含VOCs(挥发性有机物)、温室气体和酸碱性气体等。为了更好地监管和治理这些污染物质的排放，生活和生产中出现了越来越多的传感装置，例如针对各类气体所研发的气体传感器装置，可将被测气体的信息转化为电阻、光波长等物理量，通过算法对所得物理量的解调分析来得出被测气体的种类、含量、浓度等信息，为环境治理提供信息支持。

但据发明人了解，包括热导传感器检测法、气相色谱法、压电检测法等常见的检测方法有较大的局限性。很多测试方法需要进行大量的实验准备，而且对测试环境有较高要求，甚至对操作人员的熟练度有一定依赖性，同时设备造价昂贵、体积大，同时采样提纯的测试方式使得这种方法很难实现在线监测，无法给予快速的信息反馈，导致在一些情况下对污染物无法进行有效的监控和管理。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种光纤传感器的制备方法、制备装置及传感器，本公开能够制备出具有高检测灵敏度的传感器，且传感器在测试过程的不同循环有良好的重复性，在长时间的使用过程中有良好的稳定性和耐久性，充分保证了测试结果的准确性和真实性，提高了传感器的使用性能。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种光纤传感器的制备方法，包括以下步骤：

水平放置光纤，对其进行酸刻细径化处理，在光纤栅区位置滴加刻蚀液，刻蚀一定时间后清洗光纤栅区；

利用偶联剂预处理酸刻细径化后的光纤栅区表面；

在第一环境温度下，在光纤旋转的过程中向光纤栅区滴加高分子溶液，进行高分子材料的热旋转涂覆；

将第一环境温度进行梯度升温，直至第二环境温度，进行固化，得到光纤传感器。

上述技术方案，以光纤光栅为基本要素，充分发挥其抗电磁干扰、体积小、灵敏度高等优势，采用酸刻细径化的工艺进一步提高光纤光栅的检测灵敏度，同时提出了热旋转涂覆高分子薄膜的传感器制备方法，保证了高分子薄膜在光纤栅区表面的涂覆质量，使得薄膜厚度均匀，实现了高分子薄膜对所测流体产生响应时，对光纤栅区传递的应力各向均一，使得传感器具有良好的重复性和耐久性，提供了准确可靠的监测数据。

作为可选择的实施方式，所述光纤为单模光纤，具体包括从内至外设置的纤芯、包层和保护层。

作为可选择的实施方式，进行酸刻细径化处理的过程中，利用刻蚀溶液对光纤栅区进行刻蚀，并根据所需光纤光栅的直径来控制刻蚀时间。

所述刻蚀液是指可将光纤包层腐蚀减薄的溶液。

作为可选择的实施方式，进行酸刻细径化处理后，利用去离子水清洗光纤栅区，以确保光纤栅区表面无残留刻蚀液，之后将光纤水平放置，并进行干燥处理。

作为可选择的实施方式，利用偶联剂预处理酸刻细径化后的光纤栅区表面后，对光纤进行干燥处理；

所述预处理过程可以重复若干次。

作为可选择的实施方式，所述第一环境温度为热旋转涂覆中的薄膜涂覆温度，所述第二环境温度为热旋转涂覆中的薄膜固化温度，升温梯度不高于5℃/min，并将升温时间控制20-40min。