[发明专利]光导纤维化学传感器及检测装置和检测方法

说明书

本发明是涉及一种检测化学物质的光导纤维化学传感器及检测装置和检测方法。该种光导纤维化学传感器，可广泛用于检测各种有机物：诸如醇类、酮类、胺类、氨基类、醛类、醚类、晴类、芳香类、有机酸类及含卤素有机化合物。还特别适用于汽油、煤油、柴油、航空煤油等碳氢化合物的气体、液体、或它们的水溶液、有机溶液的检测，以及从以上的多种化合物所构成的混合物中定性以及/或者定量地测定某种特定成分。并且可用于天然气、液化石油气、丙烷、丁烷、以及乙炔、乙稀气体的泄漏监视、浓度检测以及远隔监测等。本发明所开发的传感器还可用于无机成分的检测，诸如HF、HCl、HBr、HI等无机酸类；又诸如CO、CO₂、CN、NO、NO₂、HS、SO、SO₂、等有害气体以及O₂、N₂等气体，还可用于微量水分的检测等。

现在被广泛应用于家庭，工业、环境监测，医疗卫生等各种领域里的化学物质的传感器，主要为半导体型和固体电解质型(即电气驱动型)。特别是固体电解质型传感器，因为从理论上看其中的离子能够达到只选择某种成分的要求，但是当离子与周围气体形成金属盐时，就会和多种气体发生反应，很难实现高选择度。

众所周知，现在使用的管道煤气和液化石油气的报警器就是半导体型或固体电解质型传感器，其选择性差、经常误报。而且、这些类型的传感器一般需要加热到300～400℃甚至到900℃以上才能动作，因此引火、引爆的危险性很大，在安全性上存在问题。同时，这些电气驱动式传感器用金属导体作为警报线，在有电磁场的地方也无法使用。

近年来，控制环境污染的规章越来越严格，检测以及监测水质和大气中的污染物质成为一个重要的课题。比如说从储存罐泄漏的各种有机熔剂、工场的废水等渗入地下水、或流入河川中而危害人类及其他生物、植物。但是、目前对上述某些化学物质却没有有效的办法去进行跟踪监控。例如、现在使用的管道煤气和液化石油气的泄漏报警器由于原理及构造上的问题很难使用于监视各种泄漏于地下水中的有机物及无机物。

最近、日特开平10-120099号公报提出在具有双层构造的储油罐的夹层中注入溶剂，然后定期抽出，检查其中是否含有汽油的方法。这个方法在安全性上不存在问题，但是无法常时监测，而且操作繁杂。与此法类似，日特开平10-293057号公报、日特开平08-327491号公报则是用检查夹层中液面来检测汽油泄漏。但是，汽油泄漏达不到一定的液面高度就无法查出，有漏报的危险。

以上这些方法的检测装置昂贵，并且无法用于单层的储罐。

为防止汽车加油出错，开发具有油种识别功能的加油枪变得越来越重要。日特开平10-024997号公报、日特开平09-315498号公报开示的方法是使用半导体型或固体电解质型气体传感器来构成识别油种的加油枪。但是因有很强的温度依存性，在燃料油不易挥发的低温下无法工作。而且，气体一旦吸附到传感器上就很难脱落，因此复零需要很长时间。特别是当被液体淹没后就根本不能复零。同时还存在引燃、引爆的危险。并且由于需要复杂的周边配套设计故价格也过高。

由于矿井下的甲烷气体的发生，经常引起井下爆炸事故，造成人员伤亡和严重的财产损失。为了预防这类事故的发生，井下瓦斯报警器已被导入。但是由于使用的是半导体式或者固体电解质式传感器，因吸附井下煤尘，水气等原因，其寿命很短，且误报多。另外，由于需要防暴，所以造价很高。

因饮酒开车时常造成重大交通事故。尽管半导体式或电解质式酒精探测器等被用于检查开车者是否饮酒，但是由于反应慢，灵敏度低，复零时间长，所以不能达到预期效果。

多数使用有机化学溶剂的车间内、由于溶剂的大量蒸发、以及在制作产品过程中所产生的有毒气体诸如CO、CN、SO、SO₂、NO、NO₂、HS等严重地危害人们的健康。一种携带方便、灵敏度高、易操作的小型的化学物质监测器变为人们之所求。