一種具有光加熱自補(bǔ)償功能的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種具有光加熱自補(bǔ)償功能的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，其采用Pt或Au表面保護(hù)的Pd合金薄膜作為氫氣敏感膜(13)的材料，兩個(gè)低直徑短周期光纖光柵作為測(cè)溫元件和傳感元件，采用光纖光柵波長(zhǎng)作為測(cè)試信號(hào)；通過導(dǎo)熱膜(12)和低直徑短周期光纖光柵的消逝場(chǎng)效應(yīng)形成光吸收區(qū)，光加熱自補(bǔ)償系統(tǒng)使傳感探頭(4)工作在恒定的溫度下，實(shí)現(xiàn)體積濃度為0.02％的氫氣的檢測(cè)。本發(fā)明利用光加熱自補(bǔ)償系統(tǒng)能夠保證傳感探頭工作在恒定的溫度下，從而提高傳感探頭的穩(wěn)定性；采用光纖光柵波長(zhǎng)作為解調(diào)技術(shù)，具有較好的抗干擾能力；能夠在無氧環(huán)境中精確測(cè)量氫氣濃度，可在監(jiān)測(cè)氫氣和核材料儲(chǔ)存容器、核電站冷卻系統(tǒng)和電力變壓器等設(shè)施的氫氣濃度中的應(yīng)用。
【專利說明】
一種具有光加熱自補(bǔ)償功能的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)，材料科學(xué)以及光電子技術(shù)的交叉領(lǐng)域，涉及到功能材料制備和光電檢測(cè)技術(shù)，具體涉及到具有自補(bǔ)償功能光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]氫氣的安全測(cè)量在航空航天、燃料電池、化工冶煉和國防軍事等方面具有重大需求。目前市場(chǎng)上電化學(xué)氫氣傳感器，采用電信號(hào)作為傳感信號(hào)，仍然具有潛在爆炸的危險(xiǎn)， 并且對(duì)其他還原性氣體具有交叉敏感，因此在安全性和選擇敏感性方面仍然存在一些難以克服的問題。光纖氫氣傳感器在傳感和傳輸過程中只有弱光信號(hào)，具有本質(zhì)安全、抗電磁干擾、遠(yuǎn)程傳輸及體積小等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)氫氣濃度安全監(jiān)測(cè)的理想方案。由于在低溫和高濕環(huán)境下，傳感探頭的性能會(huì)大幅，導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)氫氣濃度的精確測(cè)量。
[0003]為克服環(huán)境溫度和濕度因素的干擾，需要使氫氣敏感薄膜工作在適合的溫度下。 本發(fā)明在低直徑的短周期光纖光柵表面沉積導(dǎo)熱膜形成光吸收區(qū)，沒有濺射氫氣敏感膜的低直徑短周期光纖光柵作為測(cè)溫元件，濺射氫氣敏感膜的低直徑短周期光纖光柵作為傳感元件，在光路系統(tǒng)采用可調(diào)功率的加熱光源加熱氫氣敏感薄膜，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控氫氣敏感薄膜工作溫度，然后進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。通過電控單元調(diào)節(jié)加熱光源的輸出功率，使氫氣敏感薄膜的工作溫度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，從而保證氫氣敏感薄膜的靈敏度。該發(fā)明可以大幅提高傳感探頭的靈敏度和穩(wěn)定性，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種具有光加熱自補(bǔ)償功能的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，該裝置具有較好的靈敏度和穩(wěn)定性，能夠?qū)崿F(xiàn)氫氣濃度的精確測(cè)量。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供的具有光加熱自補(bǔ)償功能的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，具體是:采用Pt 或Au表面保護(hù)的Pd合金薄膜作為氫氣敏感膜的材料，兩個(gè)低直徑短周期光纖光柵作為測(cè)溫元件和傳感元件，采用光纖光柵波長(zhǎng)作為測(cè)試信號(hào);通過導(dǎo)熱膜和低直徑短周期光纖光柵的消逝場(chǎng)效應(yīng)形成光吸收區(qū)，光加熱自補(bǔ)償系統(tǒng)使傳感探頭工作在恒定的溫度下，實(shí)現(xiàn)體積濃度為〇.02 %的氫氣的檢測(cè)。
[0007]所述的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，由依次相連的傳感光源、第一光纖耦合器、第二光纖耦合器、傳感探頭，和依次相連的加熱光源、電控單元、計(jì)算機(jī)、光纖光柵解調(diào)模塊組成， 其中:傳感光源和加熱光源分別與第一光纖親合器具有兩個(gè)接頭部分中的一端相連，第一光纖耦合器的單個(gè)接頭部分與第二光纖耦合器兩個(gè)接頭部分中的一端連接，第二光纖耦合器的單個(gè)接頭與傳感探頭相連，第二光纖耦合器的兩個(gè)接頭部分的另一個(gè)接頭和光纖光柵解調(diào)模塊連接，光纖光柵解調(diào)模塊同時(shí)與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)也與電控單元輸入口相接，而電控單元與加熱光源連接。
[0008]所述的傳感光源，其可以采用850nm、1310nm、1550nm SLED或ASE光源。所述的加熱光源可以采用l〇64nm FP光源，或300?950nm可見光光源。
[0009]上述方法中，所述恒定溫度的范圍為30?150°C。
[0010]所述的兩個(gè)低直徑短周期光纖光柵是第一低直徑短周期光柵、第二低直徑短周期光柵，在它們的表面沉積導(dǎo)熱膜;第二低直徑短周期光柵在表面沉積導(dǎo)熱膜后，繼續(xù)沉積氫氣敏感薄膜。
[0011]所述的第一低直徑短周期光柵、第二低直徑短周期光柵，均采用布喇格光纖光柵， 長(zhǎng)度為0.1?4mm，直徑為3?20WI1;纖芯直徑范圍為1?10M1，包層厚度范圍為1?10M1。
[0012]本方法可以采用磁控濺射方法在第一低直徑短周期光柵、第二低直徑短周期光柵的表面沉積導(dǎo)熱膜。
[0013]本方法可以采用磁控濺射在第二低直徑短周期光柵的表面沉積導(dǎo)熱膜后，繼續(xù)沉積氫氣敏感薄膜。
[0014]所述的氫氣敏感膜，可以采用純Pt或Au薄膜表面保護(hù)Pd/Au、Pd/Ta、Pd/Ag、Pd/Ni 和Pd/Pt合金膜，其中:Pd合金薄膜中Au、Ta和Pt元素的原子含量在0.1 %?20 %之間，氫氣敏感膜中表面Pt或Au薄膜的厚度在5?50nm，Pd合金的厚度在20nm?5000nm之間。
[0015]上述方法中，可以在進(jìn)行氫氣濃度檢測(cè)時(shí)，采用兩個(gè)低直徑短周期光纖光柵的波長(zhǎng)進(jìn)行氫氣測(cè)試，具體是:根據(jù)第一低直徑短周期光柵的波長(zhǎng)獲得氫氣敏感膜的工作溫度， 第二低直徑短周期光柵的波長(zhǎng)變化量獲得氫氣濃度。
[0016]本發(fā)明提供的上述光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，其用途是:在監(jiān)測(cè)氫氣儲(chǔ)存容器、核材料儲(chǔ)存容器、核電站冷卻系統(tǒng)或電力變壓器的氫氣濃度中的應(yīng)用。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要的優(yōu)點(diǎn):[〇〇18]1.能夠保證傳感探頭的靈敏度。[〇〇19]采用光加熱系統(tǒng)使傳感探頭的氫氣敏感材料工作在恒定優(yōu)化的溫度下，從而提高傳感探頭的靈敏度。如圖2所示:當(dāng)氫氣敏感膜工作溫度為50°C時(shí)，相對(duì)于0和25°C，傳感探頭靈敏度得到大幅提高。
[0020]2 ?具有較好的抗干擾能力。
[0021]所述傳感探頭在同一光纖中刻寫兩支不同中心波長(zhǎng)的光柵及沉積氫氣敏感膜，采用光加熱技術(shù)可以消除環(huán)境溫度和濕度變化對(duì)傳感探頭性能的影響，采用波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)具有較好的抗光路彎曲和光源波動(dòng)的影響。[〇〇22]3.具有較好的穩(wěn)定性和重復(fù)性。[〇〇23]采用Pt或Au薄膜作為表面保護(hù)膜可以提高氫氣敏感薄膜的抗氧化能力，采用Pd合金與氫氣反應(yīng)可以提高傳感探頭的重復(fù)性和穩(wěn)定性。如圖3所示:光加熱50°C下，傳感探頭在空氣中放置12個(gè)月前后的氫氣對(duì)比測(cè)試，長(zhǎng)期放置后傳感器仍然具有較好的重復(fù)性，證明了該專利中氫氣敏感薄膜和光加熱系統(tǒng)是穩(wěn)定可靠的。[〇〇24]4.實(shí)用性強(qiáng)。
[0025]由于能夠?qū)崿F(xiàn)氫氣濃度的精確測(cè)量，將在與氫氣產(chǎn)生、存儲(chǔ)和運(yùn)輸相關(guān)設(shè)施中有重要應(yīng)用價(jià)值?！靖綀D說明】
[0026]圖1為本發(fā)明基于光加熱的光纖氫氣檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明的傳感器探頭氫氣響應(yīng)曲線。
[0028]圖3為本發(fā)明的傳感探頭重復(fù)性測(cè)試對(duì)比。
[0029]圖中:1.傳感光源，2.第一光纖親合器，3.第二光纖親合器，4.傳感探頭，5.加熱光源，6.電控單元，7.計(jì)算機(jī)，8.光纖光柵解調(diào)模塊，9.多孔保護(hù)套，10.第一低直徑短周期光柵，11.第二低直徑短周期光柵，12.導(dǎo)熱膜，13.氫氣敏感膜，14.環(huán)氧樹脂?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明是一種具有光加熱自補(bǔ)償功能的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，該裝置中:在同一光纖中制備兩根低直徑短周期光柵，此兩光柵側(cè)面沉積導(dǎo)熱膜;其中一根低直徑短周期光柵繼續(xù)沉積氫氣敏感薄膜，對(duì)氫氣敏感。利用功率可調(diào)光源作為加熱光源，SLED或ASE光源作為傳感光源。通過另外一根低直徑短周期光柵的中心波長(zhǎng)獲得氫氣敏感薄膜的工作溫度，此低直徑短周期光柵的中心波長(zhǎng)獲得氫氣敏感薄膜的工作溫度。利用加熱光源對(duì)沉積在短周期光柵端面的氫氣敏感膜進(jìn)行加熱，光纖光柵解調(diào)模塊測(cè)量所述兩根低直徑短周期光柵的中心波長(zhǎng)，經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，向電控單元發(fā)出指令，通過電控單元控制加熱光源輸出功率使控制氫氣敏感膜的工作溫度，排除環(huán)境溫度和濕度對(duì)敏感膜性能的影響， 進(jìn)而提高傳感系統(tǒng)的測(cè)量精度，該裝置在氫氣濃度檢測(cè)方面具有重要應(yīng)用價(jià)值。
[0031]下面將結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0032]本發(fā)明提供的具有光加熱自補(bǔ)償功能的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，如圖1所示，包括傳感光源1、第一光纖耦合器2、第二光纖耦合器3、傳感探頭4、加熱光源5、電控單元6、計(jì)算機(jī)7和光纖光柵解調(diào)模塊8,其中:傳感光源1和加熱光源5分別與第一光纖親合器2具有兩個(gè)接頭部分中的一端相連，第一光纖耦合器2的單個(gè)接頭部分與第二光纖耦合器3連接，第二光纖耦合器3與傳感探頭4和光纖光柵解調(diào)模塊8連接，光纖光柵解調(diào)模塊8同時(shí)與計(jì)算機(jī)7 相連，計(jì)算機(jī)7也與電控單元6輸入口相接，而電控單元6與加熱光源5連接。傳感光源1和加熱光源5發(fā)出的光由第一光纖耦合器2到達(dá)第二光纖耦合器3，經(jīng)過第二光纖耦合器3傳輸?shù)竭_(dá)傳感探頭4,光信號(hào)經(jīng)過傳感探頭4反射再經(jīng)過第二光纖耦合器3后到達(dá)光纖光柵解調(diào)模塊8,光纖光柵解調(diào)模塊8將采集到的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)7,計(jì)算機(jī)7對(duì)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示氫氣濃度，并向電控單元6發(fā)出指令，通過電控單元6控制加熱光源5的輸出功率。 [〇〇33] 所述的傳感光源1可采用為850nm、1310nm或1550nm SLED或ASE平坦光源，可由市場(chǎng)上購買。[〇〇34] 所述加熱光源5可以采用光源1064nm FP光源或300?950nm可見光光源，加熱光源的加熱功率范圍為50?800mW。
[0035]所述電控單元6由數(shù)字可編程電阻器組成，電控單元6連接加熱光源5和計(jì)算機(jī)7， 用于將計(jì)算機(jī)7執(zhí)行發(fā)出的指令，通過改變數(shù)字可編程電阻器的電阻值控制加熱光源5的輸出功率。
[0036]所述計(jì)算機(jī)7與電控單元6和光纖光柵解調(diào)模塊8連接，用于光纖光柵解調(diào)模塊8采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并向電控單元6發(fā)出指令。
[0037]所述光纖光柵解調(diào)模塊8采用與傳感光源對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的解調(diào)模塊，光纖光柵解調(diào)模塊8與計(jì)算機(jī)7和第二光纖耦合器3連接，用于將第二光纖耦合器3傳輸?shù)墓庑盘?hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，并將處理后的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)7。
[0038]所述第一光纖耦合器2采用1 X2單模光纖耦合器，用于將傳感光源1和加熱光源5 發(fā)出的光耦合到第二光纖耦合器3。[〇〇39]所述第二光纖耦合器3,用于將第一光纖耦合器2傳輸?shù)墓獍l(fā)送到傳感探頭4,然后將傳感探頭4反射回來的光信號(hào)發(fā)送到光纖光柵解調(diào)模塊8。
[0040]所述傳感探頭4位于多孔保護(hù)套9中，并用環(huán)氧樹脂14封裝。
[0041]所述的多孔保護(hù)套9,采用多孔不銹鋼管，主要是保護(hù)光纖及光纖端面沉積的氫敏薄膜。
[0042]所述的光加熱自補(bǔ)償系統(tǒng)，其就是氫氣檢測(cè)裝置中除了探頭中的第二低直徑短周期光柵的所有部分，具體是:由依次相連的傳感光源1、第一光纖耦合器2、第二光纖耦合器 3、第一低直徑短周期光柵10,和依次相連的加熱光源5、電控單元6、計(jì)算機(jī)7、光纖光柵解調(diào)模塊8組成;其中，傳感光源1和加熱光源5分別與第一光纖親合器2具有兩個(gè)接頭部分中的一端相連，第一光纖耦合器2的單個(gè)接頭部分與第二光纖耦合器3兩個(gè)接頭部分中的一端連接，第二光纖耦合器3的單個(gè)接頭與第一低直徑短周期光柵10相連，第二光纖耦合器3的兩個(gè)接頭部分的另一個(gè)接頭和光纖光柵解調(diào)模塊8連接，光纖光柵解調(diào)模塊8同時(shí)與計(jì)算機(jī)7 相連，計(jì)算機(jī)7也與電控單元6輸入口相接，而電控單元6與加熱光源5連接。
[0043]該傳感探頭由第一低直徑短周期光柵10、第二低直徑短周期光柵11、導(dǎo)熱膜12、氫氣敏感膜13和環(huán)氧樹脂14組成，其中:第一低直徑短周期光柵10和第二低直徑短周期光柵 11表面沉積導(dǎo)熱膜12,第二低直徑短周期光柵11在表面沉積導(dǎo)熱膜后繼續(xù)沉積氫氣敏感薄膜13。
[0044]所述的第一低直徑短周期光柵10,米用布喇格光纖光柵，長(zhǎng)度為0.1?4mm，直徑為 2?20mi;纖芯直徑范圍為1?lOwn，包層厚度范圍為1?lOwii。
[0045]所述的第二低直徑短周期光柵11，米用布喇格光纖光柵，長(zhǎng)度為0.1?4mm，直徑為 2?20mi;纖芯直徑范圍為1?lOwn，包層厚度范圍為1?lOwii。[〇〇46]所述的導(dǎo)熱膜12采用純N1、T1、Cr薄膜，或者這三種元素任意兩種元素或三種元素組成的復(fù)合膜，導(dǎo)熱膜的厚度在20?2000nm之間。[〇〇47]所述的氫氣敏感膜13采用純Pt或Au薄膜表面保護(hù)的Pd/Au、Pd/Ta、Pd/Ag、Pd/N0P Pd/Pt合金膜，Pt或Au作為表面保護(hù)膜具有防氧化作用，Pd/Au、Pd/Ta、Pd/Ag、Pd/Ni和Pd/Pt 合金膜可以抑制吸氫相變，提高傳感探頭的重復(fù)性和穩(wěn)定性。
[0048]所述的磁控濺射方法為現(xiàn)有技術(shù)，能夠穩(wěn)定均勻沉積薄膜，主要是提高敏感薄膜質(zhì)量。該方法主要是:將低直徑短周期光纖光柵在無水乙醇中超聲清洗30分鐘，然后在去離子水中超聲清洗10分鐘，用紫外燈烘烤干后，放入鍍膜機(jī)腔體中依次濺射導(dǎo)熱膜、Pd合金膜、Pt或Au保護(hù)膜。薄膜的制備采用德國進(jìn)口BESTEC真空鍍膜機(jī)，在1X10-3Pa高真空下，氬氣作為工藝氣體，濺射氣壓為〇.5Pa，石英晶體振蕩法監(jiān)測(cè)厚度，通過控制濺射時(shí)間來控制薄膜厚度。采用磁控濺射方法制備薄膜具有以下優(yōu)點(diǎn):膜與光纖光柵之間的粘著力強(qiáng);可得到大面積均勻致密的薄膜。
[0049]本發(fā)明提供的上述具有光加熱自補(bǔ)償功能的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，在航空航天、核電設(shè)施和電力系統(tǒng)等領(lǐng)域中氫氣安全檢測(cè)中有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0050]本發(fā)明在進(jìn)行氫氣濃度檢測(cè)時(shí)，通過采集光柵波長(zhǎng)信息進(jìn)行氫氣測(cè)試，通過測(cè)試第一低直徑短周期光柵10的中心波長(zhǎng)獲得氫氣敏感材料的工作溫度，測(cè)試第二低直徑短周期光柵11的中心波長(zhǎng)變化獲得濃度，在不同溫度下的氫氣響應(yīng)，其結(jié)果如圖2所示:在環(huán)境溫度為〇°C、25°C和光加熱50°C下，在50°C下傳感探頭的靈敏度比0°C和25°C下高3倍以上， 該實(shí)驗(yàn)證明通過光加熱可以大幅提高傳感探頭的靈敏度。
[0051]本發(fā)明提供的上述具有光加熱自補(bǔ)償功能的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，其工作過程是:傳感光源1和加熱光源5發(fā)出的光經(jīng)過第一光纖親合器2親合到第二光纖親合器3，然后繼續(xù)傳輸?shù)竭_(dá)傳感探頭4,經(jīng)過第一低直徑短周期光柵10、第二低直徑短周期光柵11反射回來的光信號(hào)再次到第二光纖耦合器3,然后經(jīng)過光纖傳輸?shù)竭_(dá)光纖光柵解調(diào)模塊8,光信號(hào)經(jīng)過光纖光柵解調(diào)模塊8進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后傳輸給計(jì)算機(jī)7。計(jì)算機(jī)7對(duì)第一低直徑短周期光柵10的中心波長(zhǎng)值進(jìn)行處理，計(jì)算氫氣敏感膜的溫度并向電控單元6發(fā)出指令，調(diào)控加熱光源5的輸出功率使傳感探頭4的敏感材料13工作在目標(biāo)溫度下；同時(shí)對(duì)第二低直徑短周期光柵11的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，顯示氫氣濃度值。
[0052]本發(fā)明提供的上述光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，其用途是:在監(jiān)測(cè)氫氣儲(chǔ)存容器、核電站冷卻系統(tǒng)或電力變壓器的氫氣濃度中的應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有光加熱自補(bǔ)償功能的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，其特征是采用Pt或Au表面保 護(hù)的Pd合金薄膜作為氫氣敏感膜(13)，兩個(gè)低直徑短周期光纖光柵作為測(cè)溫元件和傳感元 件，采用光纖光柵波長(zhǎng)作為測(cè)試信號(hào);通過導(dǎo)熱膜(12)和低直徑短周期光纖光柵的消逝場(chǎng) 效應(yīng)形成光吸收區(qū)，光加熱自補(bǔ)償系統(tǒng)使傳感探頭(4)工作在恒定的溫度下，實(shí)現(xiàn)體積濃度 為0.02%的氫氣的檢測(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，其特征在于該裝置由依次相連的傳 感光源(1)、第一光纖耦合器(2)、第二光纖耦合器(3)、傳感探頭(4)，和依次相連的加熱光 源(5)、電控單元(6)、計(jì)算機(jī)(7)、光纖光柵解調(diào)模塊(8)組成，其中:傳感光源(1)和加熱光 源(5)分別與第一光纖親合器(2)具有兩個(gè)接頭部分中的一端相連，第一光纖親合器(2)的 單個(gè)接頭部分與第二光纖耦合器(3)兩個(gè)接頭部分中的一端連接，第二光纖耦合器(3)的單 個(gè)接頭與傳感探頭(4)相連，第二光纖耦合器(3)的兩個(gè)接頭部分的另一個(gè)接頭和光纖光柵 解調(diào)模塊(8)連接，光纖光柵解調(diào)模塊(8)同時(shí)與計(jì)算機(jī)(7)相連，計(jì)算機(jī)(7)也與電控單元 (6)輸入口相接，而電控單元(6)與加熱光源(5)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，其特征在于傳感光源(1)采用850nm、 1310nm、1550nm SLED或ASE光源，所述的加熱光源(5)采用1064nm FP光源或300?950nm可 見光光源。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，其特征在于所述恒定溫度的范圍為 30?150。。。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，其特征在于所述的兩個(gè)低直徑短周 期光纖光柵是第一低直徑短周期光柵(10)、第二低直徑短周期光柵(11)，在它們的表面沉 積導(dǎo)熱膜(12);第二低直徑短周期光柵(11)在表面沉積導(dǎo)熱膜(12)后，繼續(xù)沉積氫氣敏感 薄膜(13)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，其特征在于所述的第一低直徑短周 期光柵(10)、第二低直徑短周期光柵(11)，均采用布喇格光纖光柵，長(zhǎng)度為0.1?4mm，直徑 為2?20mi;纖芯直徑范圍為1?lOwii，包層厚度范圍為1?lOwii。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，其特征是采用磁控濺射方法在第一 低直徑短周期光柵(10)、第二低直徑短周期光柵(11)的表面沉積導(dǎo)熱膜(12);采用磁控濺 射方法在第二低直徑短周期光柵(11)的表面沉積導(dǎo)熱膜(12)后，繼續(xù)沉積氫氣敏感薄膜 (13)〇8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，其特征在于所述的氫氣敏感膜(13)， 采用純Pt或Au薄膜表面保護(hù)Pd/Au、Pd/Ta、Pd/Ag、Pd/Ni和Pd/Pt合金膜，其中:Pd合金薄膜 中Au、Ta和Pt元素的原子含量在0.1 %?20 %之間，氫氣敏感膜(13)中表面Pt或Au薄膜的厚 度在5?50nm，Pd合金的厚度在20nm?5000nm之間。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置，其特征是在進(jìn)行氫氣濃度檢測(cè)時(shí)，采 用兩個(gè)低直徑短周期光纖光柵的波長(zhǎng)進(jìn)行氫氣測(cè)試，具體是:根據(jù)第一低直徑短周期光柵 (10)的波長(zhǎng)獲得氫氣敏感膜(13)的工作溫度，第二低直徑短周期光柵(11)的波長(zhǎng)變化量獲 得氫氣濃度。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述光纖光柵氫氣檢測(cè)裝置的用途，其特征是 在監(jiān)測(cè)氫氣儲(chǔ)存容器、核材料存儲(chǔ)容器、核電站冷卻系統(tǒng)或電力變壓器的氫氣濃度中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】G01N21/17GK105954193SQ201610264260
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】代吉祥, 楊明紅, 王高鵬, 向峰
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)