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光纤氢气传感器氢敏薄膜的制备和试验研究

作　者: 宋涵
导　师: 张冈; 陈幼平
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 氢气传感器光纤束钯钇合金膜自组装单分子膜
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 22次
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内容摘要

氢气本身是一种易燃易爆气体，常温常压情况下，如果空气中泄漏氢气的含量在4.0%-74.5%之间，就有可能引起爆炸事故，威胁人身财产安全。为了保障氢气制造、储存、运输和使用过程中的安全性，研究和发展安全、可靠、灵敏、快速的氢气传感技术具有重要意义。光纤氢气传感器因其具有本质安全、抗腐蚀、抗电磁干扰、灵敏度高、稳定性强、体积小重量轻等传统传感器不具备的优点，具有广阔的发展前景。本文主要针对反射式光线束氢气传感器的传感系统进行了分析和实现，对氢敏薄膜材料选择和制备工艺作了初步的分析与改进，最后进行了相关实验验证。首先本文分析了国内外光纤氢气传感器研究现状，最终采用了无需对光纤进行微细加工的光线束探头设计，并通过双光路对传感器进行补偿。设计实现了传感器光电转换硬件，并通过LabVIEW实现了信号的采集和检测。完善了标准气体试验平台，为传感器的实验研究打下了基础。其次，为了克服纯钯薄膜的“氢脆”现象，研究了钇掺杂对薄膜性能的影响。同时在基底的处理上提出了采用自作自组装单分子膜的方法进行优化，采用双靶磁控溅射的方法实现了钯钇合金氢敏薄膜的制备。最后通过设计实验，初步研究了钯钇合金和自组装单分子膜对传感器性能的影响，证明了本传感器具有良好的敏感度和稳定性。针对当前研究中的不足之处作了分析总结，并指出了下一步工作中需要解决和完善的地方。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-17
  1.1 课题来源  8
  1.2 课题研究的意义和背景  8-9
  1.3 光纤氢气传感器研究现状  9-13
  1.4 光学氢敏材料研究现状  13-16
  1.5 本文的主要研究内容  16-17
2 反射式光纤束氢气传感器系统分析及设计  17-29
  2.1 传感器系统原理  17-18
  2.2 传感器光纤束光路设计  18-22
  2.3 传感器信号检测系统  22-28
  2.4 本章小结  28-29
3 钯钇合金薄膜的分析与实现  29-43
  3.1 钯钇合金膜的氢敏特性  30-35
  3.2 钯钇合金镀膜工艺  35-40
  3.3 基底表面单分子膜改性  40-42
  3.4 本章小结  42-43
4 反射式光纤束氢气传感器的实验研究  43-60
  4.1 钯钇合金膜的表征  43-47
  4.2 传感器系统实验测试与性能分析  47-56
  4.3 单分子膜对传感器性能的影响  56-59
  4.4 本章小结  59-60
5 总结与展望  60-63
  5.1 总结  60-61
  5.2 研究展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-66

光纤氢气传感器氢敏薄膜的制备和试验研究

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