基于可控光加热的光纤氢气传感器的改性研究

发布时间：2021-09-05 21:55

　　在当今时代,煤、石油、天然气等化石燃料的储量日益枯竭,找到一种能够替代化石燃料同时对环境污染较小的能源十分关键。氢气本身所具有的燃烧产物无污染,能量转换率高的优点,在汽车、材料存储、航空航天等领域得到了广泛的研究和应用。但是,氢气分子是现阶段知道的最小分子,在生产、运输、存储和使用的过程中极易发生泄漏,而当空气中的氢气含量超过4%的时候,遇明火就会有爆炸的危险。为了氢气安全的生产、使用以及人身、设备的安全,实时监测环境中的氢气浓度十分必要。传统的氢气传感器大多基于电特性,而这种传感器在使用的过程中有可能产生电火花,存在较大的安全隐患。而光纤氢气传感器则充分发挥了光纤的本质安全、抗电磁干扰、重量轻、体积小等优点。现阶段影响光纤氢气传感器推广使用的因素是这种传感器在长期稳定性和可靠性方面存在着一定的缺陷。本文将光纤光栅与Pd/Ni氢气敏感材料相结合,利用Pd吸氢膨胀的特性,结合监测光纤光栅中心波长漂移的原理,制备出一种具有温度自补偿的光纤光栅氢气传感器。对于这种类型的氢气传感器,全文主要展示了以下几点研究内容和结果:（1）利用磁控溅射镀膜的方法,在腐蚀过后的光栅侧面镀上不同厚度的氢气敏感材... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

微透镜型光纤氢气传感器

吸放氢气之后容易出现薄膜破裂的现象，从而使得传感器的重复构是将薄膜镀在光纤的端面，因此每根光纤只能制备一个探头，不能够满足分布式测量的需求。此外，这种氢气传感器的灵无法兼顾，从而不能实时测量环境中的氢气浓度。 干涉型光纤氢气传感器涉型光纤氢气传感器巧妙的将外界因素与光相位变化结合形成器。其基本原理是：待测物理量能够将自身的作用转化为光纤改变，通过强度和相位之间的相互转换，间接测量待测物理量种传感器采用波长为传感参数，具有极高的灵敏度，相位检测d.

传感探头的结构小，对于微型化的发展有一定借鉴意义；M传感器则兼具Mach-Zehnder和Fabry-Perot这两种光纤干涉式，是干涉型光纤氢气传感器研究的重点关注对象。数十年的研究与发展，干涉型光纤氢气传感器的制备工艺和成熟。相较于其他类型氢气传感器，该型传感器具有良好的定性，超快的响应速度，微小的积累误差，受光源稳定性限其缺点也较为明显，具体表现在结构复杂，易受外界环境参量的影响，测量精度较低，严重制约了这种传感器的实用化逝场型光纤氢气传感器1-3 展示了将氢气敏感材料（如 Pd）沉积在腐蚀过后的光纤的逝场型光纤氢气传感器。当传感探头置于氢气环境中时，光材料会和氢气发生反应从而引起该处的消逝场发生改变，导，通过检测光路反射回去的光信号强度的变化就能够实时反浓度的变化。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]光纤通信技术的特点及其应用[J]. 贺喜.  信息与电脑(理论版). 2017(16)
[3]国外典型核武器内部氢气气氛分析[J]. 朱敏,周洪庆,黄桂.  海军航空工程学院学报. 2017(03)
[4]世界氢能发展现状与技术调研[J]. 王寒.  当代化工. 2016(06)
[5]液氢泄漏扩散规律研究现状[J]. 李渊,陈景鹏,崔村燕,李晓勇,李明泽.  装备学院学报. 2014(04)
[6]中国炼油业2013年回顾与趋势展望[J]. 金云,朱和.  国际石油经济. 2014(05)
[7]PID控制原理简析[J]. 王耀辉,强天伟.  洁净与空调技术. 2013(03)
[8]现代光纤通信传输技术的应用探讨[J]. 李彬,赵静娟.  通信技术. 2013(07)
[9]磁控溅射镀膜的原理与故障分析[J]. 郝晓亮.  电子工业专用设备. 2013(06)
[10]氢气对油脂过氧化值的影响研究[J]. 刘品华,刘明研,尹吉花,杨芬,汪帆,何靖.  食品工业科技. 2011(06)

博士论文
[1]微型光纤干涉型氢气传感器关键技术研究[D]. 王闵.武汉理工大学 2013

硕士论文
[1]基于飞秒激光微加工的光纤氢气传感技术研究[D]. 成洁.武汉理工大学 2013
[2]基于氢敏薄膜结构的消逝场型光纤氢气传感器的基础研究[D]. 金香翠.电子科技大学 2011
[3]微透镜型光纤氢气传感器的实验研究[D]. 孙艳.武汉理工大学 2010



本文编号：3386155