消逝场型光纤氢敏传感器工艺及检测方法研究.pdf

消逝场型光纤氢敏传感器工艺及检测方法研究重庆大学硕士学位论文重庆大学机械工程学院跹学生姓名:张杰指导教师:唐一科教授专业:机械设计及理论学科门类:工学二欢晡逶
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摘要传统的基于电特性原理的氢气传感器已经被研制出来,并在空间技术及科研中都发挥了重大的作用,但在使用时,大多需外加电压,容易产生电火花,引起爆炸,而且受电磁波的干扰较大,结构复杂,应用上具有一定的局限性。而光纤传感器采用的是光信号,不易产生电火花,具有抗电磁干扰、灵敏度高、耐腐蚀、体积小、重量轻,且能实现远程检测等优点,非常适合于氢气的检测。近年来,这方面的研究逐渐成为热点,国内外都有相关报道。消逝场型光纤氢敏传感器是近来发展比较迅速的一种光纤氢气传感器,由于其不但具有普通光纤传感器的非导电性、抗电磁干扰、体积小等优点,且其结构简单,工艺上易于实现,成本低,并能通过光时域反射仪实现分布式传感,因而能够进行实时多点监测,具有很好的实际应用前景。消逝场吸收型光纤氢敏传感器原理是基于氢敏薄膜吸收氢气后,其光学性质缯凵渎的改变从而引起光纤消逝场吸收能量的变化,通过检测光纤中光强的变化实现氢气浓度的检测。消逝场型光纤传感器的研究主要包括传感器的制作工艺以及传感器的信号检测的研究,涉及氢敏感膜的选择、传感机理研究、传感器的结构设计、光纤中光波的传播、信号检测系统、光信号的检测方法以及氢敏测试和数据处理等方面的内容。本文通过理论分析,建立传感器数学模型,分析影响传感器性能的参数,优化信号检测方法,通过实验研究氢敏感材料的制备、设计传感器结构并进行传感器的制作工艺试验研究。具体工作如下:①消逝场型光纤氢敏传感器的基础理论工作:介绍消逝场型光纤氢敏传感器的基本原理。②消逝场型光纤氢敏传感器的检测方法优化:通过数学分析和仿真,研究了一种新的基于检测消逝场区域光功率变化的检测方法,与传统方法相比光功率的相对变化量提高了蹲笥遥ü的D獾贸龆颇ず穸纫嗽陨希搜≡数值孔径较大的光纤制做传感器的结论。③光纤腐蚀包层研究:研究腐蚀包层原理、通过实验研究酸浓度与腐蚀速率之间的关系,探究一种速率稳定的腐蚀方法。④/芙旱闹票福和ü笛檠芯縋疻溶胶的制备工艺,研究了双氧水、乙醇以及温度对溶胶稳定性的影响,溶胶陈化时间与粘度的关系。⑤光纤镀膜工艺实验:采用浸渍提拉法进行光纤表面镀/すひ帐笛椋采用化学镀的方法进行光纤端面镀银膜的实验研究,结果表明:镀银时间宜在中文摘要
分钟左右。⑥气敏实验研究:建立测试系统,通氢进行气敏测试实验。关键词:光纤传感器,信号检测方法,优化,氢敏薄膜,浸渍提拉法重庆大学硕士学位论文
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