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专利号: 2018108217927
申请人: 重庆理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种光纤端面涂覆敏感膜的一氧化碳传感器的制作方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)获取相同直径的一根单模光纤和一根光子晶体光纤,分别将其两端切割平整后,将单模光纤一端与光子晶体光纤的一端熔接在一起得到熔接光纤;

(2)配置PANI/Co3O4复合溶液,将四氧化三钴粉末按照(1∶7)~(2∶8)的质量比加入到浓度为36.0%~38.0%的盐酸溶液中搅拌均匀得到配置液Ⅰ,向配置液Ⅰ内加入浓度99%~

100%的苯胺单体,苯胺单体与配置液Ⅰ的质量配比为(2∶8)~(2∶9),搅拌均匀得到配置液Ⅱ,再将(0.4~0.45)mol/L的过硫酸铵溶液加入配置液Ⅱ中,过硫酸铵溶液与配置液Ⅱ的质量配比为(6∶1)~(7∶2),期间持续搅拌,直至苯胺单体与过硫酸铵聚合反应完成得到配置液Ⅲ,向配置液Ⅲ内加入浓度为99.7%~99.9%酒精,配置液Ⅲ与酒精的质量配比为(35∶8)~(12∶1),搅拌均匀后静置,固液分离完全后得到复合溶液Ⅰ,对复合溶液Ⅰ进行干燥处理,在30~75℃的环境中干燥1~4h后得到复合溶液Ⅱ;

(3)将熔接光纤中的光子晶体光纤段远离单模光纤段的一端清洁干净,然后将其浸入到步骤(2)中得到的复合溶液Ⅱ内,取出并将光子晶体光纤段中光纤周面上的多余复合溶液Ⅱ清除干净,将熔接光纤放置在真空环境中进行干燥,使光子晶体光纤端面形成厚度为

40~200nm的覆膜层。

2.根据权利要求1所述的光纤端面涂覆敏感膜的一氧化碳传感器的制作方法,其特征在于:在步骤(3)对光子晶体光纤段远离单模光纤段的一端采用去离子水进行清洗,再用酒精擦拭后干燥至恒重,将光子晶体光纤段远离单模光纤段的一端浸入到复合溶液内1~2秒后取出,使其保持竖直向下状态进行干燥。

3.一种光纤端面涂覆敏感膜的一氧化碳传感器,其特征在于:由权利要求1至2中任意一项所述的光纤端面涂覆敏感膜的一氧化碳传感器的制作方法制得而成。

4.一氧化碳浓度的检测方法,其特征在于:包括以下步骤:

a)获取权利要求3中的所述光纤端面涂覆敏感膜的一氧化碳传感器和光纤环形器,光纤环形器的端口1接入光源,光纤环形器的端口2与所述单模光纤段中远离光子晶体光纤段的一端接通,光纤环形器的端口3接入光谱分析仪,获得在没有一氧化碳气体下的反射光干涉光谱图;

b)配置多种不同浓度的一氧化碳气体,并放入不同的气室中;

c)将步骤a中的所述光纤端面涂覆敏感膜的一氧化碳传感器放入到不同的气室中,得到所述光纤端面涂覆敏感膜的一氧化碳传感器在不同浓度一氧化碳气体下的反射光干涉光谱图;

d)获取步骤a中光谱图其中一段波谷对应的波长,并在步骤c中不同浓度一氧化碳气体的光谱图中选取相同波谷对应的波长,并通过线性拟合得到y=a+bx,即x=(y-a)/b,其中y为一氧化碳气室检测光谱中该波谷对应的波长,a为不含一氧化碳气体检测光谱中该波谷对应的波长,b为每1ppm一氧化碳气体在光谱中的偏移量,x为一氧化碳气体的浓度;

e)将步骤a中的所述光纤端面涂覆敏感膜的一氧化碳传感器放入待检测气室中并获取该气室检测的光谱图,选取其中一段波谷的中心波长,代入公式x=(y-a)/b得到一氧化碳气体的浓度。