[发明专利]氨气传感器及其制备方法和使用方法

说明书

本发明公开了一种氨气传感器及其制备方法和使用方法，本发明氨气传感器基于拉锥微纳光纤耦合器结构，通过与敏感聚合物材料相结合，对低浓度的氨气有着极高的探测灵敏度和探测极限；本发明氨气传感器基于全光结构，成本低廉，操作简单，易于制作，有利于在各领域的发展与应用。

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，具体涉及一种基于拉锥微纳光纤耦合器结构的氨气传感器，以及该氨气传感器的制备方法和使用方法。

背景技术

现代信息技术是由信息的采集、传输和处理技术组成，因此传感器技术、通信技术和计算机技术成为信息技术的三大支柱。特别是当今社会己进入了以光纤通信技术为主要特性的信息时代，光纤传感技术代表了新一代传感器的发展趋势。

美国是研究光纤传感器起步最早，水平最高的国家，在军事和民用领域的应用方面，其进展都十分迅速。在军事应用方面，他们研究和开发主要包括：水下探测的光纤传感器、用于航空监测的光纤传感器、光纤陀螺、用于核辐射检测的光纤传感器等。这些研究都分别由美国空军、海军、陆军和国家宇航局(NASA)的有关部门负责，并得到许多大公司的资助。日本和西欧各国也高度重视并投入大量经费开展光纤传感器的研究与开发。90年代，由东芝、日本电气等15家公司和研究机构，研究开发出12种具有一流水平的民用光纤传感器，其中最有代表性的是波长扫描型光纤温度传感器。西欧各国的大型企业和公司也积极参与了光纤传感器的研究与开发和市场竞争，其中包括英国的标准电讯公司、法国的汤姆逊公司和德国的西门子公司等。我国在70年代末就开始了光纤传感器的研究，其起步时间与国际相差不远。目前已有上百个单位在这一领域开展工作，在光纤温度传感器、光纤压力传感器、光纤液位传感器、光纤位移传感器和光纤电流传感器等领域进行了大量的研究，取得了诸多科研成果，其中相当数量的研究成果具有很高的实用价值，有的达到世界先进水平。但与发达国家相比，我国的研究水平还有不小的差距，主要表现在商品化和产业化方面，大多数品种仍处于实验室研制阶段，不能投入批量生产和工程化应用。光纤传感技术经过二十余年的发展也已获得长足的进步，逐步形成传感领域的一个新的分支。一方面，不少光纤传感器以其特有的优点，替代或更新了传统的测试系统，如光纤陀螺、光纤水听器、光纤电流电压传感器等；同时也出现一些应用光纤传感技术的新型测试系统。另一方面，新的传感原理不断出现，促进了科学技术的发展。光纤传感器与其它传感器相比具有独特的优点和更广阔的应用前景，光纤传感器的应用范围很广，在电力系统、石油化工系统、环境监测、临床医学检测、食品安全检测等方面有着大量的应，几乎涉及国民经济的所有重要领域和人们的日常生活，尤其可以安全有效地存恶劣环境中使用，解决了许多行业多年来一直存在的技术难题，具有很大的市场需求，我国对光纤传感器的需求量很大，市场前景十分诱人。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氨气传感器及其制备方法和使用方法，本发明氨气传感器基于拉锥微纳光纤耦合器结构，通过与敏感聚合物材料相结合，对低浓度的氨气有着极高的探测灵敏度和探测极限；本发明氨气传感器基于全光结构，成本低廉，操作简单，易于制作，有利于在各领域的发展与应用。

为实现上述目的，本发明提供一种氨气传感器的制备方法，该氨气传感器基于拉锥微纳光纤耦合器结构，包括如下步骤：

1）将两段单模光纤扭转缠绕在一起并于中间部位选取25-30mm剥离涂覆层，酒精清洗擦拭干净后将光纤固定在拉锥平台夹具中，加热至软化后运行拉锥程序；

2）通过光谱仪反馈的数据信息调整拉锥程序执行细节，耦合器制作完成后，通过低折射率紫外胶固定在基底平台上；

3）将用作涂层材料的丙二醇物质滴于直径0.5厘米的圆形容器中，并放置在电控位移台上固定；将固定有耦合器的基底倒置于电控位移台上，调整位置使耦合器锥区浸没于聚合物液滴中；

4）开启电控位移平台，将聚合物反复涂抹于锥区，并通过适当增加或减少涂覆次数来控制薄膜厚度，涂覆完毕后将基底呈竖直状态固定24小时辅助聚合物涂层形成均匀的薄膜。

本发明还提供一种氨气传感器，其由上述的制备方法制得。