專利名稱：高靈敏汽油氣敏光纖傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)量微量可燃?xì)怏w的傳感裝置，特別是測(cè)量微量汽油氣的傳感裝置。
世界上現(xiàn)有的利用光纖傳感技術(shù)測(cè)量汽油氣的濃度是采用吸收光譜式，是測(cè)量其主要成份甲烷、丁烷的吸收光譜，其探頭體積龐大達(dá)半公尺長(zhǎng)，而且靈敏度低，日本的為400ppm，上海交通大學(xué)的為7000ppm，成都電訊工程學(xué)院的為400ppm，詳見(jiàn)《紅外技術(shù)》1991.No.3P16及《半導(dǎo)體光電》1990.No.2P376。
本實(shí)用新型的目的是提供一種靈敏度高、體積小的光纖傳感器，以適合微量汽油氣濃度的測(cè)量。
本實(shí)用新型的光纖傳感器由入射光纖、敏感膜、透鏡、出射光纖和護(hù)套構(gòu)成，透鏡為自聚焦透鏡、敏感膜既可粘附在光纖束端面也可粘附在透鏡上，護(hù)套上有透氣孔。
入射光纖和出射光纖為石英光纖束，直徑為2～4毫米。
自聚焦透鏡為園柱形，其直徑與光纖束的直徑相一致，長(zhǎng)度視其透鏡材料的折射率而定，一般為幾毫米。
敏感膜為SnO2∶ZnO∶Ti膜，由組成為(重量比)四氯化錫 10氯化鋅10氯化鈦0.2的鍍液經(jīng)高溫噴涂在玻片一面而成，膜厚為20μm左右，可以粘附在光纖束的端面，也可以粘附在透鏡上，因此，本傳感器的敏感膜可以是1～4片。傳感器護(hù)套有內(nèi)護(hù)套和外護(hù)套、內(nèi)護(hù)套內(nèi)徑與光纖束及透鏡的外徑一致，以便固定光纖束及透鏡，并使它們保持在同一軸線上；內(nèi)護(hù)套的內(nèi)、外壁和外護(hù)套的內(nèi)壁均發(fā)黑，以避免雜散光反射。
本實(shí)用新型的傳感器，由于采用自聚焦透鏡作元件，透鏡直徑可小至2毫米，因而傳感器體積可大大縮小；敏感膜以SnO2及ZnO為基質(zhì)，摻入少量的Ti，對(duì)汽油氣靈敏度極高，達(dá)200ppm，另外，敏感膜以玻片為載體，既可以粘附在光纖束端面，也可以粘附在透鏡的兩面，因而傳感器內(nèi)最多可同時(shí)容納四片敏感膜，使傳感器體積不增大的情況下進(jìn)一步提高靈敏度。由于本傳感器具有靈敏度高，體積小的特點(diǎn)，便于攜帶外出作業(yè)，因而適用各種場(chǎng)合的微量汽油氣的濃度測(cè)量。
以下結(jié)合具體實(shí)施例及其附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明

圖1為傳感器結(jié)構(gòu)的縱向剖面圖；圖2為傳感器的測(cè)量裝置圖；圖3為汽油氣濃度與光電流強(qiáng)度關(guān)系曲線圖。
本實(shí)施例的傳感器結(jié)構(gòu)如圖1，由入射光纖(1)、出射光纖(4)、兩片敏感膜(2)、自聚焦透鏡(3)和內(nèi)護(hù)套(5A)及外護(hù)套(5B)構(gòu)成，入射光纖及出射光纖均為石英光纖束，其中入射光纖束直徑為2mm，出射光纖束直徑為2mm，敏感膜為SnO2∶ZnO∶Ti膜，膜厚20μm，粘附在入射光纖及出射光纖的端面；自聚焦透鏡直徑2mm，長(zhǎng)度4mm，護(hù)套由鋁制成，內(nèi)護(hù)套的內(nèi)、外壁及外護(hù)套的內(nèi)壁均發(fā)黑，內(nèi)護(hù)套內(nèi)徑2mm，套住敏感膜周圍的套壁有透氣孔(6)，外護(hù)套的套壁有均勻分布的透氣孔(6)。
傳感器用于微量汽油氣測(cè)量時(shí)，裝置如圖2所示，包括電源(7)、光源(8)、聚焦透鏡(9)、傳感器(10)、檢測(cè)器(11)和光電流計(jì)(12)。
汽油氣的濃度與光電流強(qiáng)度的關(guān)系曲線如圖3，橫坐標(biāo)為汽油氣濃度(ppm)，縱坐標(biāo)為光電流強(qiáng)度(A)，由曲線可知，汽油氣濃度增大，光電流強(qiáng)度增大，測(cè)量靈敏度達(dá)20ppm，可測(cè)量范圍為0～500ppm。
權(quán)利要求1.一種汽油氣敏光纖傳感器，由入射光纖(1)、敏感膜(2)、透鏡(3)、出射光纖(4)和護(hù)套(5)構(gòu)成，其特征是透鏡為自聚焦透鏡，敏感膜粘附在光纖束端面或透鏡上，護(hù)套上有透氣孔(6)。
2.按權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所說(shuō)的透鏡(3)為圓柱形，其直徑與光纖束的直徑一致。
3.按權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所說(shuō)的敏感膜(2)為SnO2∶ZnO∶Ti膜，由組成為(重量比)SnCl410，ZnCl210，TiCl40.2的鍍液經(jīng)高溫噴涂在玻片的一面而成。
專利摘要本實(shí)用新型是一種測(cè)量微量汽油氣的光纖傳感器，它由入射光纖、敏感膜、透鏡、出射光纖及護(hù)套構(gòu)成，透鏡為直徑2毫米的自聚焦透鏡，敏感膜為以二氧化錫和氧化鋅為基質(zhì)摻入少量鈦的薄膜，可以粘附在光纖束端面及透鏡上，對(duì)汽油氣濃度測(cè)量靈敏度可達(dá)20ppm。本傳感器具有體積小，靈敏度高的特點(diǎn)，適用于各種場(chǎng)合微量汽油氣的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01D5/26GK2222911SQ94245758
公開日1996年3月20日 申請(qǐng)日期1994年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月19日
發(fā)明者鄭順璇, 郭斯淦, 陳飚 申請(qǐng)人:中山大學(xué)