The invention provides an optical fiber hydrogen detection system based on a novel hydrogen sensitive film. The light signal output by a wavelength adjustable laser source is input through one end of the fiber splitter, transmitted from the single end of the fiber splitter to the sensing probe, and the returned light is transmitted from the other end of the fiber splitter to the photoelectric detector. In the data display and processing system, the hydrogen concentration and the working temperature of the hydrogen sensitive film are displayed, and the output power of the heating light source is controlled by the control system for heating the sensor probe; the sensor probe includes a porous heat conduction cavity with two single-mode optical fibers; and the sensor is connected with a fiber splitter. The single-mode fiber is equipped with a reference grating and a temperature measuring grating, and the hydrogen sensitive film is deposited on the end of the single-mode fiber; the other single-mode fiber is connected with the heating source, and the end of the porous heat conducting cavity is sealed by epoxy resin. The invention adopts hydrogen sensitive film, probe structure and signal processing method, and saves cost on the premise of ensuring high precision.
【技术实现步骤摘要】
基于新型氢敏薄膜的光纤氢气检测系统
本专利技术属于光纤传感技术、材料科学以及光电子技术的交叉领域,具体涉及一种基于新型氢敏薄膜的光纤氢气检测系统。
技术介绍
资源和环境的可持续发展促进能源结构转型,发展新能源汽车是我国的一项重要战略。氢能源作为一种重要的清洁能源和化工原料,在航空航天、燃料电池、合成氨工业已经得到应用。由于氢气具有易燃易爆以及无色无味等特性,在泄漏后难以察觉。近年来,由于氢能源的研究热潮,氢气泄露所导致的爆炸事故屡见不鲜,因此安全检测氢气浓度并进行及时预警在这些领域显得尤为重要。传统的电化学传感器采用电缆和电信号作为传输媒介,因而仍然具有潜在爆炸的危险;另外传感探头工作温度过高,导致传感器对其他可燃性气体具有交叉敏感的可能性,因此传统的电化学传感器在这些领域或设施难以满足安全可靠监测氢气浓度的需求。光纤氢气传感器采用微弱的光信号作为传输媒介,具有安全性好、抗电磁干扰、耐腐蚀及体积小等优点,是实现氢气泄露安全预警的理想方案。目前高精度的光纤氢气传感器需要昂贵的解调设备,导致传感器系统成本过高,限制了传感器的推广应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:提供一种基于新型氢敏薄膜的光纤氢气检测系统,在保证高精度的前提下,节约成本。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种基于新型氢敏薄膜的光纤氢气检测系统,其特征在于:它由波长可调激光光源、光纤分路器、传感探头、光电探测器、数据显示及处理系统、控制系统和加热光源组成;其中,波长可调激光光源输出的光信号通过光纤分路器的两端中的一端输入,从光纤分路器的单端传输至传感探头,返回的光从光纤 ...
【技术保护点】
1.一种基于新型氢敏薄膜的光纤氢气检测系统,其特征在于:它由波长可调激光光源(1)、光纤分路器(2)、传感探头(3)、光电探测器(4)、数据显示及处理系统(5)、控制系统(6)和加热光源(7)组成;其中,波长可调激光光源(1)输出的光信号通过光纤分路器(2)的两端中的一端输入,从光纤分路器(2)的单端传输至传感探头,返回的光从光纤分路器(2)两端中的另一端传输到光电探测器(4)转换为电信号,电信号在数据显示和处理系统(5)中转换为氢气浓度和氢气敏感薄膜的工作温度进行显示,并发出指令通过控制系统(6)调控加热光源(7)的输出功率用于给传感探头(3)加热;所述的传感探头(3)包括多孔导热腔(3‑5),多孔导热腔(3‑5)内设有2根单模光纤(3‑4);其中与光纤分路器(2)连接的一根单模光纤(3‑4)上设有参考光栅(3‑2)和测温光栅(3‑3),且端部涂有氢气敏感薄膜(3‑6);另一根没有刻写光栅的单模光纤(3‑4)与所述的加热光源(7)连接,多孔导热腔(3‑5)的端部通过环氧树脂(3‑1)密封。
【技术特征摘要】
1.一种基于新型氢敏薄膜的光纤氢气检测系统,其特征在于:它由波长可调激光光源(1)、光纤分路器(2)、传感探头(3)、光电探测器(4)、数据显示及处理系统(5)、控制系统(6)和加热光源(7)组成;其中,波长可调激光光源(1)输出的光信号通过光纤分路器(2)的两端中的一端输入,从光纤分路器(2)的单端传输至传感探头,返回的光从光纤分路器(2)两端中的另一端传输到光电探测器(4)转换为电信号,电信号在数据显示和处理系统(5)中转换为氢气浓度和氢气敏感薄膜的工作温度进行显示,并发出指令通过控制系统(6)调控加热光源(7)的输出功率用于给传感探头(3)加热;所述的传感探头(3)包括多孔导热腔(3-5),多孔导热腔(3-5)内设有2根单模光纤(3-4);其中与光纤分路器(2)连接的一根单模光纤(3-4)上设有参考光栅(3-2)和测温光栅(3-3),且端部涂有氢气敏感薄膜(3-6);另一根没有刻写光栅的单模光纤(3-4)与所述的加热光源(7)连接,多孔导热腔(3-5)的端部通过环氧树脂(3-1)密封。2.根据权利要求1所述的基于新型氢敏薄膜的光纤氢气检测系统,其特征在于:所述的波长可调激光光源(1)采用中心波长为850nm、1310nm和1550nm可调光源,波长可调步进在0.01~1nm之间,光源功率范围为0.1~15毫瓦。3.根据权利要求1所述的基于新型氢敏薄膜的光纤氢气检测系统,其特征在于:所述的多孔导热腔(3-5)的内径为250~300μm,外径为400~1000μm;多孔导热腔(3-5)的材质为不锈钢或铜。4.根据权利要求1所述的基于新型氢敏薄膜的光纤氢气检测系统,其特...
【专利技术属性】
技术研发人员:代吉祥,马亚强,王高鹏,向峰,秦玉寰,
申请(专利权)人:武汉理工大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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