一种基于锥形多模干涉的高灵敏度光纤甲烷传感装置
专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201510451438.6
申 请 日：20150728
申 请 人：重庆大学
申请人地址：400030 重庆市沙坪坝区沙正街174号
公 开 日：20171128
公 开 号：CN105115939B
代 理 人：康海燕
代理机构：重庆华科专利事务所 50123
摘 要：一种基于锥形多模干涉的高灵敏度光纤甲烷传感装置，包括宽带光源、STMS结构的锥形多模涂覆多孔敏感薄膜的光纤传感器、测试气室、开关阀门、质量流量控制器、光谱分析仪和计算机。其中，STMS结构光纤传感器为单模光纤?多模光纤?单模光纤熔接后对多模光纤拉锥而成，锥形多模光纤外表面采用硅烷偶联剂预处理；敏感薄膜为含笼形分子A的α?氢?ω?羟基?聚二甲基硅氧烷多孔甲烷敏感薄膜；当待测甲烷气体与多孔甲烷敏感薄膜作用时，敏感薄膜折射率快速改变，使传感器干涉谱特征波长λc移动，分析传感器与甲烷气体接触前后干涉谱特征波长移动量Δλc，即可获取待测甲烷气体浓度。本发明具有灵敏度高、响应速度快、选择性和稳定性好等特点。
主 权 项：一种基于锥形多模干涉的高灵敏度光纤甲烷传感装置，包括宽带光源、光纤甲烷传感器、测试气室、开关阀门、质量流量控制器、光谱分析仪和计算机；所述宽带光源连接光纤甲烷传感器，光纤甲烷传感器的干涉信号经单模光纤连接光谱分析仪和计算机；所述光纤甲烷传感器位于测试气室内，测试气室有通入待测甲烷气体的进气口和出气口，进气口通过开关阀门连接控制待测甲烷气体的质量流量控制器；其特征在于：所述光纤甲烷传感器由多模光纤两端熔接单模光纤后进一步对多模光纤拉锥而成；所述多模光纤拉锥长度LT为0.55～0.85MM，束腰直径D为25～35μM；锥形多模光纤外表面采用KH?550硅烷偶联剂水溶液预处理以形成硅烷偶联剂纳米涂覆层，KH?550硅烷偶联剂水溶液体积浓度为0.1％，处理时间10秒，涂覆层厚度为纳米级，再涂覆多孔甲烷敏感薄膜，改善甲烷敏感膜与锥形多模光纤外表面附着力；所述多孔甲烷敏感薄膜是含笼形分子A的α?氢?ω?羟基?聚二甲基硅氧烷多孔甲烷敏感薄膜，其膜厚200～300NM；所述多孔甲烷敏感薄膜是首先将光学级α?氢?ω?羟基?聚二甲基硅氧烷、笼形分子A、致孔剂碳酸氢铵置于二氯甲烷与甲醇混合溶剂中，以2000转/分转速搅拌0.5小时后进一步超声混合均匀，然后自动提拉涂覆于锥形多模光纤传感区域，在温度90℃和真空度0.08MPA条件下脱出薄膜内二氯甲烷与甲醇混合溶剂以及热分解致孔剂碳酸氢铵，使形成的甲烷敏感薄膜多孔化，孔隙率为12～15％；试剂用量分别为笼形分子A?600μMOL，光学级α?氢?ω?羟基?聚二甲基硅氧烷1G，致孔剂碳酸氢铵0.1G，体积比5:1的二氯甲烷与甲醇混合溶剂12ML；所述宽带光源采用中心波长1550NM的超辐射宽带光源SLD，带宽40NM。
关 键 词：
法律状态：生效
IPC专利分类号：G01N21/45