[发明专利]基于覆膜薄芯光纤的硫化氢传感器的制作方法及其传感器和硫化氢气体浓度的检测方法

说明书

本发明公开了一种基于覆膜薄芯光纤的硫化氢传感器的制作方法，在两根薄芯光纤上进行覆膜后，再熔接在单模光纤的两端，然后在两个薄芯光纤的另一端各熔接一根单模光纤制得传感器。利用此传感器对硫化氢气体浓度进行检测的时候，最外侧的一根单模光纤接入法拉第旋光镜，最外侧的另一根单模光纤接入光纤环形器，光纤环形器的输入端接入光源，光纤环形器的输出端接入光谱分析仪。通过对获得的光谱图进行分析进而获得硫化氢气体浓度信息。本发明中的传感器结构简单，工作稳定，检测效果好，响应时间快，精度和可靠性高，还具有体积小、重量轻的优点，另外传感器制作容易，成本低廉。

技术领域

本发明涉及一种气体传感领域，具体涉及一种基于覆膜薄芯光纤的硫化氢传感器的制作方法及其传感器和硫化氢气体浓度的检测方法。

背景技术

硫化氢是仅次于氰化物的剧毒物，是易致人死亡的有毒气体。硫化氢不仅严重威胁着人们的生命安全，而且还造成严重的环境污染，对金属设备造成严重的腐蚀破坏。因此，为确保人员的绝对安全，杜绝硫化氢中毒事故的发生，了解硫化氢气体的来源和危害，掌握硫化氢气体的预防与处理知识和硫化氢检测方法非常重要。

光纤传感技术是一项正在发展中的具有广阔前景的新型高技术。由于光纤本身在传递信息过程中具有许多特有的性质,如光纤传输信息时能量损耗很小,给远距离遥测带来很大方便。光纤材料性能稳定,不受电磁场干扰,在高温、高压、低温、强腐蚀等恶劣环境下保持不变所以光纤传感器从问世到如今,一直都在飞速发展。因此，如何利用光纤传感技术制作一种对硫化氢气体浓度进行检测的气体传感器，使其能够具有工作稳定，检测效果好，响应时间快，精度和可靠性高等效果，就成为需要进一步考虑的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种制作简易，制作出来的气体传感器灵敏度高、检测效果好的基于覆膜薄芯光纤的硫化氢传感器的制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于覆膜薄芯光纤的硫化氢传感器的制作方法，包括以下步骤：

(1)将浓度为0.5～2mg/ml的氧化石墨烯分散液与无水乙醇按照(1∶1)～(1∶4)的质量比进行混合，并在0～5℃的温度下进行超声振荡，在振荡过程中向内持续加入质量分数为20～40％的氨水直至混合液PH值为8～12，然后将浓度为98～100％的乙二胺按照(1∶1)～(1∶8)的质量比加入到上述混合液中，在60～90℃的水浴中搅拌得到生成物溶液Ⅰ，对其抽滤后得到生成物Ⅰ，用去离子水和乙醇进行洗涤后，在50～80℃的真空环境中干燥直至恒重，取出后研磨成粉末状，按照(1∶1)～(500∶2000)的质量比加入到浓度为98～100％的N-N二甲基甲酰胺溶液中，进行超声振荡使其分散均匀，接着按照(2∶1)～(1∶1)的质量比向内加入硼氢化钠，在60～90℃的水浴中搅拌得到生成物溶液Ⅱ，抽滤洗涤后，在60～90℃的环境中干燥直至恒重得到生成物Ⅱ；

(2)获取两根薄芯光纤，对薄芯光纤清洗处理后进行表面羟基化处理，并在氮气的气氛下干燥至恒重；

(3)将步骤(1)中得到的生成物Ⅱ按照(1∶1)～(500∶2000)的质量比加入到无水乙醇并使其分散均匀得到分散液，然后将步骤(2)得到的薄芯光纤浸入到分散液中，提出并在50～90℃的环境中真空干燥至恒重，使光纤表面形成厚度为400～600nm膜层；

(4)将步骤(3)得到的覆膜薄芯光纤的两端进行切平处理，再获取三根单模光纤，将两根覆膜薄芯光纤分别熔接在其中一根单模光纤的两端，其余两根单模光纤分别熔接在两根覆膜薄芯光纤的另一端，单模光纤端面中心与覆膜薄芯光纤端面中心相对应，进而制得传感器。