The utility model discloses a tapered fiber grating hydrogen sensor based on WO3 / PD composite film, which is composed of a fiber grating demodulator, a computer, a gas flow control valve, a gas chamber, a hydrogen cylinder, a nitrogen cylinder, a WO3 / PD composite film, a fiber coupler, a hydrogen detector, an optical fiber, a reference grating, a tapered fiber grating, a fiber grating and a light source, wherein the tapered fiber grating is coated with a WO3 / Pd Composite Film Plastic film. The 5nm WO3 film was sputtered to the tapered fiber grating by RF sputtering, then the 5nm WO3 / PD mixed film was sputtered by CO sputtering, and finally the 30nm Pd film was sputtered by DC sputtering. WO3 / PD composite film has better mechanical properties, which improves the performance of FBG hydrogen sensor.
【技术实现步骤摘要】
基于WO3/Pd复合膜的锥型光纤光栅氢气传感器
本技术提出了基于WO3/Pd复合膜的锥型光纤光栅氢气传感器，属于光纤传感
技术介绍
金属Pd是理想的氢气敏感材料，对氢气具有很好的选择性和灵敏度。由于金属Pd的特殊，氢气分子能够在钯表面形成氢原子，并进入到钯的原子间隙中。当氢气的浓度达到一定值，氢原子与Pd能够形成稳定的结构；当氢气浓度降低的时候,氢原子能够从Pd中扩散出来，Pd能够恢复到原来的状态。Pd能够吸收是自身体积900倍的氢气，并且能够发生体积膨胀,因此金属Pd是理想的氢气敏感材料。采用溶胶凝胶法将WO3沉积在光纤光栅，H2PtCl6作为催化剂,在不同浓度氢气下光纤光栅的波长具有很大的变化。锥型光纤光栅的弯曲灵敏度比普通光纤光栅的高80倍。将光纤光栅侧边抛磨能起到对外界折射率敏感的作用。相对于通过化学腐蚀减小光纤光栅直径，侧边抛磨技术不仅能保持光纤光栅的机械性能，并且抛磨所形成平面更利于薄膜的定向生长，进而能形成较好性能的薄膜。文献报道了在锥型光纤光栅溅射Pd膜进行氢气进行测试，但是纯Pd薄膜与光纤主要成分SiO2的物理性质存在较大差异，导致Pd薄膜在多次通氢气后容易开裂和脱落。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的在于提供基于WO3/Pd复合膜的锥型光纤光栅氢气传感器，采用射频溅射技术向锥型光纤光栅溅射5nmWO3薄膜,再利用共溅射技术溅射5nmWO3/Pd混合膜,最后用直流溅射技术溅射30nm的Pd薄膜。WO3/Pd复合薄膜具有较好的机械性能，提高光纤光栅氢气传感器的性能。本技术通过以下技术方案实现：基于WO3/Pd复合膜的锥型...
【技术保护点】
1.基于WO3/Pd复合膜的锥型光纤光栅氢气传感器，由光纤光栅解调仪（1），计算机（2），气体流量控制阀（3），气室（4），光纤耦合器（5），氢气瓶（6），氮气瓶（7），WO3/Pd复合膜（8），光纤（9），参考光栅（10），锥型光纤光栅（11），光纤光栅（12），光源（13）组成；其特征在于：计算机（2）与光纤光栅解调仪（1）右端连接，光纤光栅解调仪（1）左端与光纤耦合器（5）右端连接，光纤耦合器（5）左端与光纤（9）右端连接，光纤（9）左端与参考光栅（10）右端连接，参考光栅（10）的中心波长为1550nm，参考光栅（10）端与锥型光纤光栅（11）右端连接，锥型光纤光栅（11）中心波长为1299.576nm，镀有WO3/Pd复合膜（8），WO3/Pd复合膜（8）的厚度为40nm，锥型光纤光栅（11）左端与光纤光栅（12）右端连接，光纤光栅（12）的中心波长为1540nm，光纤光栅（12）表面镀有Pd/Au 复合膜，Pd/Au复合膜的厚度为200nm，光纤光栅（12）左端与光源（13）连接, 气室（4）与氢气瓶（6）和氮气瓶（7）连接。
【技术特征摘要】
1.基于WO3/Pd复合膜的锥型光纤光栅氢气传感器，由光纤光栅解调仪（1），计算机（2），气体流量控制阀（3），气室（4），光纤耦合器（5），氢气瓶（6），氮气瓶（7），WO3/Pd复合膜（8），光纤（9），参考光栅（10），锥型光纤光栅（11），光纤光栅（12），光源（13）组成；其特征在于：计算机（2）与光纤光栅解调仪（1）右端连接，光纤光栅解调仪（1）左端与光纤耦合器（5）右端连接，光纤耦合器（5）左端与光纤（9）右端连接，光纤（9）左端与参考光栅（10）右端连接...
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