[发明专利]一种多浓度区间光纤氢气传感器

摘要

本发明公开了一种多浓度区间光纤氢气传感器，由光源，测试气室，传感器，氢气发生源，氮气发生源，流量计，光谱仪构成。将单模光纤错位熔接形成马赫曾德干涉结构后，利用飞秒加工技术，在结构输入端写入FBG，镀钯银复合膜后，将所制成的光纤作为传感器的氢敏元件，由于Pd在与氢气反应后，会发生膨胀导致应力发生改变，从而改变光纤的光学参数，观测透射光谱的变化，即可监测实时氢气浓度变化。由于利用FBG与M‑Z的级联，可以弥补单个结构对于多个区间的线性度不好问题，实现多浓度区间的监测。

主权项

1.一种多浓度区间光纤氢气传感器由光源(1)，测试气室(2)，传感器(3)，氢气发生源(4)，氮气发生源(5)，流量计(6)，光谱仪(7)构成；其特征在于传感器(3)由镀有钯银合金纳米薄膜(8)的FBG结构(9)与由单模光纤构成的M-Z结构(10)级联而成，将传感器(3)放置于测试气室(2)内，通过计算机控制氮气发生源(5)以及氢气发生源(4)产生不同浓度的氢气，通过流量计(6)实时观测测试气室(2)内的气体浓度变化，同时利用光谱仪(7)来查看传感器(3)的变化，通过对光谱的改变进行实时测量，即可检测当前的氢气浓度值，对于高浓度(大于4％)氢气利用M-Z的特征波段1325nm进行观测，对于低浓度(小于4％)氢气则观测FBG特征峰(1550nm)的漂移，传感器(3)上的FBG与M-Z级联部分在镀膜前需进行预处理，利用无水乙醇超声波清洗后使用医用脱脂棉擦拭干净，放到夹具中，用宽度分别为20mm与5mm体积比为4：1的钯、银基片采用直流磁控溅射进行氢敏膜沉积，在溅射电压800V和溅射电流0.54A下溅射约50秒；形成钯银合金纳米薄膜(8)。/n