一種基于光子晶體保偏光纖的薩格納克干涉儀氫氣傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于光子晶體保偏光纖的薩格納克干涉儀氫氣傳感器，包括寬帶光源、光譜儀和薩格納克干涉儀，其特征在于：所述的薩格納克干涉儀包括2*2的耦合器和側(cè)面涂敷有三氧化鎢載鉑催化劑粉末的光子晶體保偏光纖，且在光子晶體保偏光纖內(nèi)部的氣孔中填充酒精，其中，將寬帶光源和光譜儀與耦合器的兩端連接；再將耦合器剩余的左右連接端分別與光子晶體光纖兩端熔接，構(gòu)成一個薩格納克干涉儀。本實用新型具有制備簡單、體積小和靈敏度高的特點。
【專利說明】
一種基于光子晶體保偏光纖的薩格納克干涉儀氫氣傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光子晶體保偏光纖的薩格納克干涉儀氫氣傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]氫氣作為一種清潔能源，具有潛在的可無限循環(huán)利用的能源。在石油化工、冶金工業(yè)等方面有著廣泛的應(yīng)用;然而氫氣在空氣中的體積濃度在4 % -7 5 %之間極易引起爆炸，所以氫氣的泄漏檢測非常重要。光纖氫氣傳感器由于具有安全和實時監(jiān)測的優(yōu)點，具有本質(zhì)防爆、體積小、重量輕、耐腐蝕、抗電磁干擾、靈敏度高和精度高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用到氫氣濃度檢測。光纖氫氣傳感器的類型主要有光纖干涉型、微透鏡型、倏逝場型和布拉格光柵型等?；诠饫w布拉格光柵的氫氣傳感器，因其具有波分復(fù)用的特性而廣泛應(yīng)用于氫氣濃度的分布測量，其抗干擾能力和穩(wěn)定性強，但這種傳感器其制作復(fù)雜且靈敏度通常較低。集成光學(xué)微結(jié)構(gòu)的氫氣傳感器，結(jié)構(gòu)簡單靈敏度高，但其制作過程復(fù)雜，從而也限制了其廣泛應(yīng)用。干涉型氫氣傳感器一般利用毛細管封裝的方法制作，其制作工序復(fù)雜，且靈敏度不高?；诮饘俚臍錃夤饫w傳感器，并易受環(huán)境的影響。光纖漸逝場型光纖氫氣傳感器利用金屬覆層中漸逝場的變化來檢測氫氣的濃度，這種傳感器對制作復(fù)雜?；诒砻娴入x子體共振技術(shù)的氫氣傳感器，使用到昂貴的儀器設(shè)備來精確控制金屬膜的厚度，成本高且制作復(fù)雜O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種基于光子晶體保偏光纖的薩格納克干涉儀氫氣傳感器，其制備流程:將光子晶體保偏光纖內(nèi)部的氣孔中填充酒精，再將其側(cè)面涂敷三氧化鎢載鉑催化劑，具有制備方便、結(jié)構(gòu)簡單和靈敏度高的優(yōu)點。
[0004]本實用新型所采用的技術(shù)方案:一種基于光子晶體保偏光纖的薩格納克干涉儀氫氣傳感器，包括寬帶光源、光譜儀和薩格納克干涉儀，其特征在于:所述的薩格納克干涉儀包括2*2的耦合器和光子晶體保偏光纖其側(cè)面涂敷有三氧化鎢載鉑催化劑粉末，且在光子晶體保偏光纖內(nèi)部的氣孔中填充酒精，其中將寬帶光源和光譜儀與耦合器的兩端連接;再將耦合器剩余的左右連接端分別與光子晶體光纖兩端熔接，構(gòu)成一個薩格納克干涉儀。
[0005]所述的光子晶體保偏光纖的長度為20-150mm，其側(cè)面涂敷的三氧化鎢載鉑催化劑粉末的厚度為10_50umo
[0006]本實用新型的有益效果是:
[0007]1.傳感器制備過程中只需使用普通商用光纖熔接機將耦合器的連接端分別與光子晶體光纖的兩端分別熔接，并在光子晶體保偏光纖的氣孔中填充酒精，然后在其側(cè)面涂敷三氧化鎢載鉑催化劑粉末，具有制備方便、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。
[0008]2.所述的氫氣傳感器的工作原理是:空氣中的氫氣在三氧化鎢載鉑催化劑粉末的催化作用下與氧氣發(fā)生反應(yīng)，該氧化反應(yīng)過程中釋放熱量，引起光子晶體保偏光纖的溫度升高，隨著溫度的變化使得填充在光子晶體保偏光纖中的酒精的折射率隨之改變，因此光子晶體保偏光纖的有效折射率發(fā)生變化，又由于熱膨脹效應(yīng)使得光子晶體保偏光纖的長度變長，導(dǎo)致薩格納克干涉儀的諧振波長向短波長方向漂移，我們可以通過檢測薩格納克干涉儀的諧振波長漂移量即可準確確定待測空氣中氫氣的濃度，其與一般氫氣傳感器相比具有靈敏度高的優(yōu)點。
【附圖說明】

[0009]圖1為基于光子晶體保偏光纖的薩格納克干涉儀氫氣傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。其中，
(1)2*2的耦合器，(2)側(cè)面涂敷有三氧化鎢載鉑催化劑粉末的光子晶體保偏光纖。
[0010]圖2為基于光子晶體保偏光纖的薩格納克干涉儀氫氣傳感器的測試系統(tǒng)示意圖。其中，(1)2*2耦合器，(2)側(cè)面涂敷三氧化鎢載鉑催化劑粉末的光子晶體保偏光纖，(3)寬帶光源，(4)光譜儀。
【具體實施方式】
[0011]將已定標的本發(fā)明的氫氣傳感器分別與寬帶光源和光譜儀連接，將側(cè)面涂敷三氧化鎢載鉑催化劑粉末的光子晶體保偏光纖置于待測氫氣濃度的空間。氫氣在三氧化鎢載鉑催化劑粉末的催化作用下與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)釋放熱量，使得光子晶體保偏光纖的溫度升高，由于熱光效應(yīng)和熱膨脹效應(yīng)使得光子晶體光纖的有效折射率和長度隨溫度的變化發(fā)生變化，從而干涉譜發(fā)生漂移，光譜儀實時記錄薩格納克干涉儀氫氣傳感器的干涉譜，尤其是干涉譜中的諧振波長值。通過比對諧振波長的變化從而確定待測空間氫氣的濃度。該氫氣傳感器比一般的傳感器靈敏度要高些。
【主權(quán)項】
1.一種基于光子晶體保偏光纖的薩格納克干涉儀氫氣傳感器，包括寬帶光源、光譜儀和薩格納克干涉儀，其特征在于:所述的薩格納克干涉儀包括2*2的耦合器和光子晶體保偏光纖其側(cè)面涂敷有三氧化鎢載鉑催化劑粉末，且在光子晶體保偏光纖內(nèi)部的氣孔中填充酒精，其中將寬帶光源和光譜儀與耦合器的兩端連接;再將耦合器剩余的左右連接端分別與光子晶體光纖兩端熔接，構(gòu)成一個薩格納克干涉儀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光子晶體保偏光纖的薩格納克干涉儀氫氣傳感器，其特征在于:所述的光子晶體保偏光纖的長度為20-150mm，其側(cè)面涂敷的三氧化鎢載鉑催化劑粉末的厚度為10_50umo
【文檔編號】G01N21/25GK205691493SQ201620647117
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月21日 公開號201620647117.3, CN 201620647117, CN 205691493 U, CN 205691493U, CN-U-205691493, CN201620647117, CN201620647117.3, CN205691493 U, CN205691493U
【發(fā)明人】李萍, 徐賁
【申請人】中國計量大學(xué)