高灵敏汽油气敏光纤传感器的制作方法
专利名称：高灵敏汽油气敏光纤传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量微量可燃气体的传感装置，特别是测量微量汽油气的传感装置。
世界上现有的利用光纤传感技术测量汽油气的浓度是采用吸收光谱式，是测量其主要成份甲烷、丁烷的吸收光谱，其探头体积庞大达半公尺长，而且灵敏度低，日本的为400ppm，上海交通大学的为7000ppm，成都电讯工程学院的为400ppm，详见《红外技术》1991.No.3P16及《半导体光电》1990.No.2P376。
本实用新型的目的是提供一种灵敏度高、体积小的光纤传感器，以适合微量汽油气浓度的测量。
本实用新型的光纤传感器由入射光纤、敏感膜、透镜、出射光纤和护套构成，透镜为自聚焦透镜、敏感膜既可粘附在光纤束端面也可粘附在透镜上，护套上有透气孔。
入射光纤和出射光纤为石英光纤束，直径为2～4毫米。
自聚焦透镜为园柱形，其直径与光纤束的直径相一致，长度视其透镜材料的折射率而定，一般为几毫米。
敏感膜为SnO2∶ZnO∶Ti膜，由组成为(重量比)四氯化锡 10氯化锌10氯化钛0.2的镀液经高温喷涂在玻片一面而成，膜厚为20μm左右，可以粘附在光纤束的端面，也可以粘附在透镜上，因此，本传感器的敏感膜可以是1～4片。传感器护套有内护套和外护套、内护套内径与光纤束及透镜的外径一致，以便固定光纤束及透镜，并使它们保持在同一轴线上；内护套的内、外壁和外护套的内壁均发黑，以避免杂散光反射。
本实用新型的传感器，由于采用自聚焦透镜作元件，透镜直径可小至2毫米，因而传感器体积可大大缩小；敏感膜以SnO2及ZnO为基质，掺入少量的Ti，对汽油气灵敏度极高，达200ppm，另外，敏感膜以玻片为载体，既可以粘附在光纤束端面，也可以粘附在透镜的两面，因而传感器内最多可同时容纳四片敏感膜，使传感器体积不增大的情况下进一步提高灵敏度。由于本传感器具有灵敏度高，体积小的特点，便于携带外出作业，因而适用各种场合的微量汽油气的浓度测量。
以下结合具体实施例及其附图对本实用新型作进一步的说明
图1为传感器结构的纵向剖面图；图2为传感器的测量装置图；图3为汽油气浓度与光电流强度关系曲线图。
本实施例的传感器结构如图1，由入射光纤(1)、出射光纤(4)、两片敏感膜(2)、自聚焦透镜(3)和内护套(5A)及外护套(5B)构成，入射光纤及出射光纤均为石英光纤束，其中入射光纤束直径为2mm，出射光纤束直径为2mm，敏感膜为SnO2∶ZnO∶Ti膜，膜厚20μm，粘附在入射光纤及出射光纤的端面；自聚焦透镜直径2mm，长度4mm，护套由铝制成，内护套的内、外壁及外护套的内壁均发黑，内护套内径2mm，套住敏感膜周围的套壁有透气孔(6)，外护套的套壁有均匀分布的透气孔(6)。
传感器用于微量汽油气测量时，装置如图2所示，包括电源(7)、光源(8)、聚焦透镜(9)、传感器(10)、检测器(11)和光电流计(12)。
汽油气的浓度与光电流强度的关系曲线如图3，横坐标为汽油气浓度(ppm)，纵坐标为光电流强度(A)，由曲线可知，汽油气浓度增大，光电流强度增大，测量灵敏度达20ppm，可测量范围为0～500ppm。
权利要求1.一种汽油气敏光纤传感器，由入射光纤(1)、敏感膜(2)、透镜(3)、出射光纤(4)和护套(5)构成，其特征是透镜为自聚焦透镜，敏感膜粘附在光纤束端面或透镜上，护套上有透气孔(6)。
2.按权利要求1所述的传感器，其特征在于所说的透镜(3)为圆柱形，其直径与光纤束的直径一致。
3.按权利要求1所述的传感器，其特征在于所说的敏感膜(2)为SnO2∶ZnO∶Ti膜，由组成为(重量比)SnCl410，ZnCl210，TiCl40.2的镀液经高温喷涂在玻片的一面而成。
专利摘要本实用新型是一种测量微量汽油气的光纤传感器，它由入射光纤、敏感膜、透镜、出射光纤及护套构成，透镜为直径2毫米的自聚焦透镜，敏感膜为以二氧化锡和氧化锌为基质掺入少量钛的薄膜，可以粘附在光纤束端面及透镜上，对汽油气浓度测量灵敏度可达20ppm。本传感器具有体积小，灵敏度高的特点，适用于各种场合微量汽油气的测量。
文档编号G01D5/26GK2222911SQ94245758
公开日1996年3月20日 申请日期1994年11月19日 优先权日1994年11月19日
发明者郑顺璇, 郭斯淦, 陈飚 申请人:中山大学
技术领域：
本实用新型涉及测量微量可燃气体的传感装置，特别是测量微量汽油气的传感装置。
世界上现有的利用光纤传感技术测量汽油气的浓度是采用吸收光谱式，是测量其主要成份甲烷、丁烷的吸收光谱，其探头体积庞大达半公尺长，而且灵敏度低，日本的为400ppm，上海交通大学的为7000ppm，成都电讯工程学院的为400ppm，详见《红外技术》1991.No.3P16及《半导体光电》1990.No.2P376。
本实用新型的目的是提供一种灵敏度高、体积小的光纤传感器，以适合微量汽油气浓度的测量。
本实用新型的光纤传感器由入射光纤、敏感膜、透镜、出射光纤和护套构成，透镜为自聚焦透镜、敏感膜既可粘附在光纤束端面也可粘附在透镜上，护套上有透气孔。
入射光纤和出射光纤为石英光纤束，直径为2～4毫米。
自聚焦透镜为园柱形，其直径与光纤束的直径相一致，长度视其透镜材料的折射率而定，一般为几毫米。
敏感膜为SnO2∶ZnO∶Ti膜，由组成为(重量比)四氯化锡 10氯化锌10氯化钛0.2的镀液经高温喷涂在玻片一面而成，膜厚为20μm左右，可以粘附在光纤束的端面，也可以粘附在透镜上，因此，本传感器的敏感膜可以是1～4片。传感器护套有内护套和外护套、内护套内径与光纤束及透镜的外径一致，以便固定光纤束及透镜，并使它们保持在同一轴线上；内护套的内、外壁和外护套的内壁均发黑，以避免杂散光反射。
本实用新型的传感器，由于采用自聚焦透镜作元件，透镜直径可小至2毫米，因而传感器体积可大大缩小；敏感膜以SnO2及ZnO为基质，掺入少量的Ti，对汽油气灵敏度极高，达200ppm，另外，敏感膜以玻片为载体，既可以粘附在光纤束端面，也可以粘附在透镜的两面，因而传感器内最多可同时容纳四片敏感膜，使传感器体积不增大的情况下进一步提高灵敏度。由于本传感器具有灵敏度高，体积小的特点，便于携带外出作业，因而适用各种场合的微量汽油气的浓度测量。
以下结合具体实施例及其附图对本实用新型作进一步的说明
图1为传感器结构的纵向剖面图；图2为传感器的测量装置图；图3为汽油气浓度与光电流强度关系曲线图。
本实施例的传感器结构如图1，由入射光纤(1)、出射光纤(4)、两片敏感膜(2)、自聚焦透镜(3)和内护套(5A)及外护套(5B)构成，入射光纤及出射光纤均为石英光纤束，其中入射光纤束直径为2mm，出射光纤束直径为2mm，敏感膜为SnO2∶ZnO∶Ti膜，膜厚20μm，粘附在入射光纤及出射光纤的端面；自聚焦透镜直径2mm，长度4mm，护套由铝制成，内护套的内、外壁及外护套的内壁均发黑，内护套内径2mm，套住敏感膜周围的套壁有透气孔(6)，外护套的套壁有均匀分布的透气孔(6)。
传感器用于微量汽油气测量时，装置如图2所示，包括电源(7)、光源(8)、聚焦透镜(9)、传感器(10)、检测器(11)和光电流计(12)。
汽油气的浓度与光电流强度的关系曲线如图3，横坐标为汽油气浓度(ppm)，纵坐标为光电流强度(A)，由曲线可知，汽油气浓度增大，光电流强度增大，测量灵敏度达20ppm，可测量范围为0～500ppm。
权利要求1.一种汽油气敏光纤传感器，由入射光纤(1)、敏感膜(2)、透镜(3)、出射光纤(4)和护套(5)构成，其特征是透镜为自聚焦透镜，敏感膜粘附在光纤束端面或透镜上，护套上有透气孔(6)。
2.按权利要求1所述的传感器，其特征在于所说的透镜(3)为圆柱形，其直径与光纤束的直径一致。
3.按权利要求1所述的传感器，其特征在于所说的敏感膜(2)为SnO2∶ZnO∶Ti膜，由组成为(重量比)SnCl410，ZnCl210，TiCl40.2的镀液经高温喷涂在玻片的一面而成。
专利摘要本实用新型是一种测量微量汽油气的光纤传感器，它由入射光纤、敏感膜、透镜、出射光纤及护套构成，透镜为直径2毫米的自聚焦透镜，敏感膜为以二氧化锡和氧化锌为基质掺入少量钛的薄膜，可以粘附在光纤束端面及透镜上，对汽油气浓度测量灵敏度可达20ppm。本传感器具有体积小，灵敏度高的特点，适用于各种场合微量汽油气的测量。
文档编号G01D5/26GK2222911SQ94245758
公开日1996年3月20日 申请日期1994年11月19日 优先权日1994年11月19日
发明者郑顺璇, 郭斯淦, 陈飚 申请人:中山大学
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