光纤氢气传感器及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种光纤氢气传感器，所述光纤氢气传感器包括入射光纤、反射光纤和氢敏感膜；所述入射光纤的其中一端与所述反射光纤相互连接并且开设有氢气收容腔，所述反射光纤的端面覆盖所述氢气收容腔的开口，并作为反射端面；所述氢气收容腔的腔体的至少两个相对的侧壁分别形成有气孔，且所述至少两个相对的侧壁的气孔分别交错设置；所述氢敏感膜设置在所述氢气收容腔的内表面，并且所述氢敏感膜具有多个凹陷部，所述多个凹陷部分别与所述多个气孔相对设置。本发明专利技术还同时提供一种所述光纤氢气传感器的制作方法。

【技术实现步骤摘要】
光纤氢气传感器及其制作方法
本专利技术涉及氢气检测技术，特别地，涉及一种光纤氢气传感器的制作方法。
技术介绍
氢气是一种重要的工业原料，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工等方面有着重要的应用；同时，氢气作为一种新型能源，不仅清洁环保，并且具有丰富的来源，因此氢气在新能源领域的地位也日益重要。不过，氢气容易发生泄露，且当空气中的氢气浓度达到4％以上时遇到明火即可导致爆炸，因此，在氢气的运输、储存和工业生产及使用过程中，对环境的氢气浓度检测是一项非常重要且必要的工作。光纤氢气传感器由于可以具有安全和实时监测的优点，被广泛地应用到氢气浓度检测，在诸多类型的光纤氢气传感器中，基于法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)干涉的干涉型光纤氢气传感器的应用较为广泛。传统的干涉型光纤氢气传感器是将入射光纤和反射光纤分别固定在玻璃套管的两端形成F-P干涉腔，并在玻璃套管的表面镀设钯(Pd)膜。所述Pd膜在吸收氢气之后体积会发生变化从而改变干涉腔长度，因此通过分析干涉谱可以实现对氢气浓度的检测。不过，由于上述干涉型光纤氢气传感器的氢敏感膜在直接镀设在玻璃套管的外部，外界污染可能降低所述氢敏感膜的品质，从而影响所述干涉型光纤氢气传感器的检测精确度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种能解决上述问题的光纤氢气传感器的制作方法。一种光纤氢气传感器的制作方法，用于制作如下所述的光纤氢气传感器，所述光纤氢气传感器包括入射光纤、反射光纤和氢敏感膜；所述入射光纤的两端分别作为光入射端和连接端，所述连接端与所述反射光纤相互连接并且开设有氢气收容腔，所述反射光纤的端面覆盖所述氢气收容腔的开口，并作为反射端面；所述氢气收容腔的腔体的至少两个相对的侧壁分别形成有气孔，且所述至少两个相对的侧壁的气孔分别交错设置；所述氢敏感膜设置在所述氢气收容腔的内表面，并且所述氢敏感膜具有多个凹陷部，所述多个凹陷部分别与所述多个气孔相对设置；其中，所述氢气收容腔为从所述入射光纤的连接端沿所述入射光纤的纤芯的延伸方向开设的微型腔体，所述入射光纤在所述微型腔体内部的纤芯被完全移除，且所述微型腔体的腔底形成半穿透半反射面；所述微型腔体连同所述半穿透半反射面和所述反射光纤的反射端面形成用来进行氢气浓度检测的法布里-珀罗干涉腔；所述制作方法包括：提供入射光纤，并在所述入射光纤的末端形成微型腔体，来作为氢气收容腔；在所述微型腔体的侧壁内表面形成氢敏感膜；在所述微型腔体的其中一个侧壁形成第一气孔阵列，并在另一个侧壁形成第二气孔阵列，其中所述第二气孔阵列的气孔分别与所述第一气孔阵列的气孔交错设置，且所述气孔分别从所述入射光纤的外表面延伸到所述微型腔体内部；在所述微型腔体的内侧壁表面的氢敏感膜与所述第一气孔阵列和所述第二气孔阵列的气孔相正对的区域形成多个凹陷部；提供反射光纤，并将所述反射光纤与所述入射光纤的末端相互熔接。本专利技术提供的光纤氢气传感器在所述入射光纤的末端形成氢气收容腔，可以实现所述氢敏感膜设置所述入射光纤的内部。通过上述氢敏感膜内置的方式，可以有效避免所述氢敏感膜受外界污染的影响而破坏其氢气敏感特性，保证所述光纤氢气传感器的氢气浓度检测结果的精确性。并且，所述光纤氢气传感器通过在所述氢气收容腔的至少两个相对侧壁形成气孔，可以使得有足够的氢气进入所述氢气收容腔内部，保证氢气浓度检测的正常实现；另外，所述至少两个相对的侧壁的气孔分别交错设置，从而对氢气进行一定的阻挡，使得氢气在所述氢气收容腔可以停留足够的时间，保证其可以被所述氢气收容腔的侧壁内表面的氢敏感膜充分吸收，进一步提高所述光纤氢气传感器的氢气浓度检测的准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是本专利技术提供的光纤氢气传感器一种实施例的结构示意图；图2是图1所示的光纤氢气传感器的入射光纤的侧面结构示意图；图3是本专利技术提供的光纤氢气传感器的制作方法的流程示意图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供的光纤氢气传感器通过将氢敏感膜内置在入射光纤内部，来避免氢敏感膜受外界污染气体影响，提高所述光纤氢气传感器氢气浓度检测结果的准确性。请参阅图1，其是本专利技术提供的光纤氢气传感器一种实施例的结构示意图，所述光纤氢气传感器10包括入射光纤11、反射光纤12和氢敏感膜13，其中，所述入射光纤11和所述反射光纤12可以均为单模光纤或均为多模光纤，也可以其中一个为单模光纤而另一个为多模光纤，并且所述入射光纤11和所述出射光纤相互对准并通过熔接工艺相互连接。所述入射光纤11的两端可以分别作为光入射端和连接端，其中所述光入射端可以接收外界光源(比如激光二极管)提供的测试光，而所述连接端可以与所述反射光纤12相互熔接。其中，所述入射光纤的连接端开设有微型腔体111，所述微型腔体111主要作为用来收容待检测氢气的氢气收容腔。所述微型腔体111可以通过激光微加工技术形成，其沿所述入射光纤11的纤芯110延伸方向开设。在形成所述微型腔体111之后，所述入射光纤11在所述微型腔体11所在区域的剩余光纤材料便可以作为所述微型腔体111的侧壁。其中，所述微型腔体111的内径大于所述入射光纤11的纤芯110的直径，即所述微型腔体111内部的纤芯110被完全移除。在具体实施例中，所述微型腔体111的腔底可以形成半穿透半反射面101。所述半穿透半反射面101便可以将所述入射光纤11的部分测试光进行反射而形成第一反射光，并且将另一部分测试光作为透射光透射到所述微型腔体111内部。所述入射光纤11在所述微型腔体111所在区域的可以开设有多个气孔14，所述气孔14可以从所述入射光纤11的表面延伸到所述微型腔体111内部，其主要用来给氢气提供进入所述微型腔体111的通道。具体地，由于所述气孔14一般比较小，为使得有足够量的氢气进入所述微型腔体111，以保证所述光纤氢气传感器10可以进行氢气浓度检测，在本专利技术提供的光纤氢气传感器10中，所述气孔14至少开设在所述入射光纤11末端的相对两侧，即形成在所述微型腔体111的两个相对的侧壁。应当理解，所述入射光纤11一般具有圆形的横截面，因此所述微型腔体111为圆柱形腔体，相对应地，所述微型腔体111的侧壁实际上是一个圆环形侧壁；因此，在本申请文件中，所述微型腔体111的两个相对的侧壁应当理解为所述圆环形侧壁的其中两个相对的弧形部分，如图2所示的第一弧形侧壁部分112和第二弧形侧壁部分113。并且，为避免从所述入射光纤11一侧的气孔14进入所述微型腔体111的氢气从所述入射光纤11的另一侧穿出，在本实施例中，所述微型腔体111两个相对的侧壁分别开设的气孔14分别交错设置，也即是说，所述微型腔体111的其中一个侧壁开设的气孔14不与另一个侧壁开设的气孔14相对准，如图1所示。通过采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤氢气传感器，其特征在于，包括入射光纤、反射光纤和氢敏感膜；所述入射光纤的其中一端与所述反射光纤相互连接并且开设有氢气收容腔，所述反射光纤的端面覆盖所述氢气收容腔的开口，并作为反射端面；所述氢气收容腔的腔体的至少两个相对的侧壁分别形成有气孔，且所述至少两个相对的侧壁的气孔分别交错设置；所述氢敏感膜设置在所述氢气收容腔的内表面，并且所述氢敏感膜具有多个凹陷部，所述多个凹陷部分别与所述多个气孔相对设置。

【技术特征摘要】
1.一种光纤氢气传感器的制作方法，用于制作如下所述的光纤氢气传感器，所述光纤氢气传感器包括入射光纤、反射光纤和氢敏感膜；所述入射光纤的两端分别作为光入射端和连接端，所述连接端与所述反射光纤相互连接并且开设有氢气收容腔，所述反射光纤的端面覆盖所述氢气收容腔的开口，并作为反射端面；所述氢气收容腔的腔体的至少两个相对的侧壁分别形成有气孔，且所述至少两个相对的侧壁的气孔分别交错设置；所述氢敏感膜设置在所述氢气收容腔的内表面，并且所述氢敏感膜具有多个凹陷部，所述多个凹陷部分别与所述多个气孔相对设置；其中，所述氢气收容腔为从所述入射光纤的连接端沿所述入射光纤的纤芯的延伸方向开设的微型腔体，所述入射光纤在所述微型腔体内部的纤芯被完全移除，且所述微型腔体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘国新，
申请(专利权)人：潘国新，
类型：发明
国别省市：广东;44