一种Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器制造技术

技术编号:20106746 阅读:23 留言:0更新日期:2019-01-16 09:10
本实用新型专利技术公开了一种Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器,涉及光纤湿度传感领域。包括光源、光纤、集气瓶、丙酮气体传感头、丙酮注入口和光谱仪光纤。利用Pd掺杂ZnO对丙酮的敏感性质,结合微纳光纤技术,实现丙酮气体的检测。本实用新型专利技术采用单模光纤实现光信号频谱变化,灵敏度高、成本低,并且结构紧凑、稳定性高,有利于丙酮气体检测技术的实用化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器
本技术设计光纤传感领域,具体涉及一种Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器。
技术介绍
丙酮是一种重要的工业原料,应用十分广泛。然而丙酮易燃、有毒,对人的中枢神经系统具有抑制和麻醉作用,高浓度吸收会对肾、肝以及胰腺造成严重伤害。鉴于此,在污染事故、环境影响评价及设施验收等环境监测工作中,需对其的含量进行检测。相对于传统的丙酮气体传感器,光纤传感器具有抗电磁干扰及核辐射的影响,制作工艺简单,体积更小;使用寿命长、稳定性好等优点。而Pd掺杂ZnO对丙酮具有良好的敏感性,在微纳光纤表面Pd掺杂ZnO能够改善光与环境介质的相互作用,从而对外部环境丙酮浓度产生显著的敏感性。光纤作为传输光的波导,具有重量轻、体积小、耐腐蚀、防电磁干扰等优点,与ZnO结合起来的光纤传感器具有抗干扰、抗腐蚀、灵敏度高、远距离检测等优点,能够实现精确探测,因此得到了研究者们越来越多的关注和探索。微纳加工技术越来越受到研究人员的关注,其应用范围也越来越广泛,光纤传感器在航空航天、铁路施工、海洋工业、石油检测、管道安全、桥梁检测等领域不断的发展进步。因此,将Pd掺杂ZnO与光纤传感相结合用于丙酮气体检测对丙酮气体传感器的实用化发展具有重要意义。
技术实现思路
针对传统丙酮气体传感器的制备繁琐、成本较高等不足,本技术的目的在于提供一种Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器。本技术的技术方案如下:本技术提供一种Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器,包括:光源(1)、光纤(2)、集气瓶(3)、丙酮气体传感头(4)、丙酮注入口(5)、光谱仪(6)。光源(1)所发出的光通过光纤(2)连接丙酮气体传感头(4)的输入端,丙酮气体传感头(4)的输出端通过光纤(2)与光谱仪(6)相连;所述的丙酮气体传感头(4)放置在集气瓶(3)中,在丙酮注入口(5)注入丙酮。所述Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器结构如下:所述光源(1)为中心波长为1550nm宽频带光源;所述光纤(2)为单模光纤;所述集气瓶(3)的容量为600ml;所述丙酮气体传感头(4)包括拉锥光纤(4-1)、丙酮气体敏感材料(4-2);所述拉锥光纤(4-1)包层直径为3µm,锥长为2.8cm;所述丙酮气体敏感材料(4-2)为Pd掺ZnO复合材料,采用PVA溶液制备而成;所述丙酮注入口(5)为长为2cm、宽为0.5cm、高为1cm的长方体。本技术的实用效果如下:本丙酮气体传感器具有结构紧凑、重量轻、抗电磁干扰、远距离测量等特点,可应用于各种恶劣环境。附图说明图1为一种Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器;图2为丙酮气体传感头。具体实施方式具体实施方式一:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式是一种Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器,它包括光源(1)、光纤(2)、集气瓶(3)、丙酮气体传感头(4)、丙酮注入口(5)、光谱仪(6);光源(1)发出的光通过光纤(2)进入丙酮气体传感头(4),丙酮气体传感头(4)放置在集气瓶(3)内,丙酮注入口(5)将注入的丙酮液体以气体的形式挥发,当丙酮气体传感头(4)检测到气体时,光谱仪上的光谱出现不同的变化,以此分析丙酮气体的存在。本实施方式所述光源(1)为宽带光源,中心波长为1550nm。具体实施方式二:图2所述丙酮气体传感头(4)包括:拉锥光纤(4-1)、丙酮气体敏感材料(4-2);本实施方式所述丙酮气体传感头(4)中拉锥光纤(4-1)为熔融拉锥机拉锥而成,拉锥光纤的包层直径为3µm,锥长为2.8cm;本实施方式所述丙酮气体敏感材料(4-2)为Pd掺ZnO复合材料,采用PVA溶液制备而成;本实施方式所述利用刷子将Pd掺ZnO复合材料涂覆在拉锥光纤(4-1)的表面,在IR灯下干燥即可实现。工作原理:Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器:工作过程:如图1所示,光源(1)发出的光通过光纤(2)进入丙酮气体传感头(4),由于丙酮气体传感头(4)会产生强的倏势场,光束会分散到周围的介质中,从而在束腰处产生光束损耗。丙酮气体传感头(4)上涂覆有Pd掺ZnO复合材料(4-2),当集气瓶(3)内的丙酮气体浓度发生变化时,Pd掺ZnO复合材料(4-2)折射率改变,通过检测光强度的变化可以实现丙酮气体的测量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器,其特征在于:所述Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器包括:光源(1)、光纤(2)、集气瓶(3)、丙酮气体传感头(4)、丙酮注入口(5)、光谱仪(6);光源(1)所发出的光通过光纤(2)连接丙酮气体传感头(4)的输入端,丙酮气体传感头(4)的输出端通过光纤(2)与光谱仪(6)相连;所述的丙酮气体传感头(4)放置在集气瓶(3)中,在丙酮注入口(5)注入丙酮。

【技术特征摘要】
1.一种Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器,其特征在于:所述Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器包括:光源(1)、光纤(2)、集气瓶(3)、丙酮气体传感头(4)、丙酮注入口(5)、光谱仪(6);光源(1)所发出的光通过光纤(2)连接丙酮气体传感头(4)的输入端,丙酮气体传感头(4)的输出端通过光纤(2)与光谱仪(6)相连;所述的丙酮气体传感头(4)放置在集气瓶(3)中,在丙酮注入口(5)注入丙酮。2.根据权利要求1所述一种Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器,其特征在于:所述光源(1)为中心波长为1550nm宽频带光源。3.根据权利要求1所述一种Pd掺杂ZnO的丙酮气体传感器,其特征在于:所述光纤(2)为单模光纤。4.根据权利要求1所述一种Pd...

【专利技术属性】
技术研发人员:沈涛李晓晓王金鹏夏振涛
申请(专利权)人:哈尔滨理工大学
类型:新型
国别省市:黑龙江,23

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