氫氣壓力傳感器是什么？

氫氣壓力傳感器：光學(xué)氫氣壓力傳感器主要利用氣體的光學(xué)特性。根據(jù)工作原理的不同，主要分為光纖氫氣壓力傳感器、聲表層波氫氣壓力傳感器和光聲氫氣壓力傳感器。

光纖氫氣壓力傳感器的原理是利用光纖與氫敏材料的結(jié)合，在氫敏材料與氫發(fā)生反應(yīng)后改變光纖的物理性質(zhì)，從而改變光纖中透射光的光學(xué)性質(zhì)。通過(guò)檢測(cè)與輸出光對(duì)應(yīng)的物理量的變化來(lái)測(cè)量氫濃度。

根據(jù)傳感機(jī)理的不同，光纖氫氣壓力傳感器可分為微透鏡型、干涉型、倏逝場(chǎng)型和光纖布拉格光柵型。

a、 微透鏡光纖氫氣壓力傳感器

光纖的一個(gè)端面覆蓋有鈀膜，以形成微型鈀鏡。當(dāng)光通過(guò)光纖傳輸時(shí)，大部分光可以通過(guò)鈀膜。鈀吸附氫后會(huì)形成鈀氫化物。當(dāng)光通過(guò)鈀氫薄膜時(shí)，其反射率和折射率將發(fā)生變化。氫濃度可以通過(guò)分析光譜變化來(lái)測(cè)量。

b、 干涉式光纖氫氣壓力傳感器

干涉式光纖氫氣壓力傳感器的基本原理是，涂有鈀或鈀合金膜的光纖中的鈀膜會(huì)在氫環(huán)境中膨脹，從而拉伸光纖，增加光程，造成信號(hào)臂中的光信號(hào)發(fā)生相位變化。氫濃度可以通過(guò)干涉儀測(cè)量相位變化來(lái)測(cè)量。

這種傳感器具有精度高、重復(fù)性好、偏差小等優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是測(cè)量精度容易受到環(huán)境溫度的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，可以進(jìn)行溫度補(bǔ)償，提高其測(cè)量精度。

c、 倏逝場(chǎng)光纖氫氣壓力傳感器

倏逝場(chǎng)氫氣壓力傳感器利用氫對(duì)倏逝場(chǎng)的影響來(lái)檢測(cè)氫濃度。傳感器通常是通過(guò)去除部分光纖包層來(lái)達(dá)到倏逝場(chǎng)的作用范圍。當(dāng)光通過(guò)該區(qū)域時(shí)，光強(qiáng)度沿核心的徑向呈指數(shù)損耗。該區(qū)域涂有氫敏感材料。氫敏材料與氫反應(yīng)后，光學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，相應(yīng)的倏逝場(chǎng)也會(huì)發(fā)生變化。氫濃度可以通過(guò)測(cè)量光強(qiáng)度的變化來(lái)測(cè)量。

這種傳感器可以通過(guò)調(diào)整傳感器長(zhǎng)度和鈀膜厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)靈敏度和響應(yīng)時(shí)間的獨(dú)立優(yōu)化。它利用光時(shí)域反射（OTDR）技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式傳感，適用于遠(yuǎn)距離傳感和在線測(cè)量。

d、 光纖布拉格光柵（FBG）氫氣壓力傳感器

光纖光柵氫氣傳感器的纖芯包含周期性排列的布拉格光柵，它不僅可以周期性地調(diào)制折射率，還可以反射特定波長(zhǎng)的光。當(dāng)纖芯涂有鈀膜時(shí)，如果待測(cè)氣體中含有氫，氫會(huì)滲透到鈀膜中，生成的pdhx會(huì)擴(kuò)大鈀膜的體積，從而增加光柵間距，然后改變光柵反射光的中心波長(zhǎng)。通過(guò)測(cè)量光柵反射光中心波長(zhǎng)的變化，可以測(cè)量氫濃度。

光纖光柵氫氣壓力傳感器具有抗光源干擾、穩(wěn)定性高、易于復(fù)用等優(yōu)點(diǎn)。但鈀膜易起泡脫落，使用年限有限，信號(hào)解調(diào)困難。

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