(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211082501.X (22)申请日 2022.09.06 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 (72)发明人 毕胜　王小龙　韩旭　 (74)专利代理 机构 辽宁鸿文知识产权代理有限 公司 21102 专利代理师 许明章　王海波 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/31(2006.01) (54)发明名称 一种基于光子准晶体光纤的氢气传感器 (57)摘要 本发明属于氢气检测技术领域， 提供一种基 于光子准晶体光纤的氢气传感器， 包括： 宽带光 源、 第一单模光纤、 气室、 光子准晶体光纤、 第二 单模光纤、 分光光度计及电脑终端。 宽谱光源发 出的光经过第一单模光纤传送至光子准晶体光 纤上， 当待测气体氢气进入气室中时， 光子准晶 体光纤发挥传感作用， 光子准晶体光纤测表面空 气孔覆盖 金属银膜及氢敏感膜， 金属银膜在接受 入射光条件 下发生表面等离子体共振， 当侧表面 氢敏感膜与氢气发生反应时， 会导致氢敏感膜折 射率发生变化， 从而改变表面等离子体的共振强 度， 导致分光光度计输出光谱上共振峰位置的变 化， 再利用计算机终端分析不同气体浓度下共振 峰位置的变化情况来实现气体浓度的测量。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115452720 A 2022.12.09 CN 115452720 A 1.一种基于光子准晶体光纤的氢气传感器， 其特征在于， 所述的基于光子准晶体光纤 的氢气传感器包括： 宽带光源、 第一单模光纤、 气室、 光子准晶体光纤、 第二单模光纤、 分光 光度计以及电脑终端； 所述宽带光源发出的光经所述第一单模光纤传送至所述光子准晶体 光纤， 再由所述光子准晶体光纤经所述第二单模光纤传送至所述分光光度计， 所述分光光 度计获得的数据传输 至电脑终端； 所述 光子准晶体光纤位于气室内； 所述光子准晶体光纤侧表面抛光打磨出两个矩形气孔， 两个气孔沿光子准晶体光纤轴 向对称， 气孔表面镀有两层膜， 第一层膜为金属银膜， 第二层膜为氢气敏感薄膜WO3； 所述光 子准晶体光纤的材 料为二氧化硅 。 2.根据权利要求1所述的一种基于光子准晶体光纤的氢气传感器， 其特征在于， 所述光 子准晶体光纤， 去除其中心的气孔， 沿光子准晶体光纤的中心轴线保留两层气孔， 其中， 内 层气孔以正六边形结构排列， 相 邻的外层气孔与相邻的内层气孔共同构成正方形或正三角 形。 3.根据权利要求1或2所述的一种基于光子准晶体光纤的氢气传感器， 其特征在于， 所 述光源光谱范围为20 0nm～2500nm， 所述 光源为卤素灯、 LED灯、 汞灯或钠灯。 4.根据权利要求1或2所述的一种基于光子准晶体光纤的氢气传感器， 其特征在于， 所 述气室中的气体由氮气与氢气组成。 5.根据权利要求3所述的一种基于光子准晶体光纤的氢气传感器， 其特征在于， 所述气 室中的气体由氮气与氢气组成。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115452720 A 2一种基于光子准晶体光纤的氢气传感器 技术领域 [0001]本发明属于氢气检测技术领域， 具体涉及一种基于光子准晶体光纤的氢气传感 器。 背景技术 [0002]氢气作为一种无污染、 可再生和可持续的新能源， 已经在航空航天、 燃料电池、 医 疗应用、 石油勘测、 化学加工等诸多 领域得到了广泛应用。 然而， 由于氢气分子量最小， 具有 极强的扩散性与渗透性， 无色无味， 所以非常容易发生泄漏且不易察觉， 此外， 氢气的低点 火能量(0.018mJ)、 高燃烧热(285.8kJ/mol)和较宽爆炸浓度范围(4％ ‑75％)， 使其成为高 度易燃易爆危险性气体。 因此， 氢气的检测对于工业制 造及日常生活的安全都具有重要意 义。 [0003]目前， 基于电化学特性的传统氢传感器已被开发并广泛应用于各个领域。 电化学 氢传感器是氢气与传感电极发生电化学反应引起电荷传输或电学性质的变化， 从而实现氢 气浓度检测。 例如， 中国专利CN201110335970.3公开了一种三电极固体电解质氢气传感器 及采用该传感器的氢气浓度测量方法， 通过测量一号测量电极与参比电极之间的电动势 E1， 二号测量电极与参比电极之间的电动势E2， 计算两个电动势的比值， 进而计算获得氢气 浓度。 然而， 这类电化学氢传感器由于带有潜在的电火花， 并且对氢气的选择性是非特异 性 的， 甚至还会收到环境温度的干扰， 从而产生误差。 其他已申请的专利中的氢气传感器的结 构复杂(如CN201921101612.4一种 基于固体电解质的电化学氢气传感器)或采用液体电解 质(如CN2021 10400850.0一种氢气传感器及其应用)， 存在泄漏腐蚀等问题， 成本高昂。 [0004]因此， 鉴于传统电化学类氢传感器在安全性和气体选择性方面存在不足， 发明一 种能实现氢气传感且安全灵敏的氢气传感器成为 一种迫切需要。 发明内容 [0005]为解决上述问题， 本发明提供一种基于光子准晶体光纤的氢气传感器， 其具有不 会产生火花， 不受电磁干扰 影响， 并且能够远程读出 数据， 不受恶劣环境影响的优点。 [0006]本发明的上述 技术目的是通过以下技 术方案得以实现的： [0007]一种基于光子准晶体光纤的氢气传感器， 包括： 宽带光源、 第一单模光纤、 气室、 光 子准晶体光纤、 第二单模光纤、 分光光度计以及电脑终端； 所述宽带光源发出的光经所述第 一单模光纤传送至所述光子准晶体光纤， 再由所述光子准晶体光纤经所述第二单模光纤传 送至所述分光光度计， 所述分光光度计获得 的数据传输至电脑终端； 所述光子准晶体光纤 位于气室内。 [0008]所述光子准晶体光纤侧表面抛光打磨出两个矩形气孔， 两个气孔沿光子准晶体光 纤轴向对称， 气孔表面镀有两层膜， 第一层膜为金属银膜， 目的是激发表面等离子体共振效 应， 第二层膜为氢气敏感薄膜WO3， 用于改变光纤的有效折射率， 所述光子准晶体光纤的材 料为二氧化硅 。说　明　书 1/3 页 3 CN 115452720 A 3