[实用新型]一种氢气检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，具体涉及一种氢气检测装置。

背景技术

氢燃料是一种无污染的新型能源，但它存在高度的易燃性和易爆性。因此氢燃料的存储、使用和运输的过程中可能产生危险。能够提前预报氢气的泄漏对保护人类生命财产安全上显得极为重要。

光纤氢气传感器技术包括敏感膜的选择、传感机理研究、传感器的结构设计、信号检测系统和数据处理。应用于生产实践中的光纤氢气传感器比较少，大部分还处于实验研究中。

光学氢敏感材料是贵重金属钯（Pd）及其合金型、氧化钨（WO₃）及其与金属单质合金薄膜。其中以Pd作为氢敏材料传感器存在的主要问题是Pd膜与氢气反应所生产的PdHx容易饱和，测试范围较小；Pd膜与光纤的结合不稳定以及探测灵敏度不高。由于Pd膜在吸氢和放氢过程中存在相变导致晶格错位，使得Pd膜和光纤表面的结合力下降而影响传感稳定性，同时由于Pd膜和氢气多次反应也会造成Pd产生裂纹以至于脱落影响传感器使用寿命。

发明内容

针对现有技术当中存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于，提供一种氢气检测装置，该装置能实时监测氢气浓度，并在氢气浓度超过阈值时发出报警。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案给予解决：

一种氢气检测装置，包括激光发射器、光环形器、单模光纤、光电二极管、互阻放大器、单片机、显示器和声光报警单元，其中，光电二极管、互阻放大器和单片机依次连接，单片机的输出端分别连接显示器和声光报警单元；激光发射器安装在光环形器的一侧，光电二极管接收光环行器输出的光束信号；光环行器还与单模光纤相连接。

本实用新型的其他技术特点：

所述激光发射器采用半导体激光二极管。

所述光环形器采用TH2525D-1光环形器。

所述光电二极管采用PDT-A85P41型光电二极管。

所述互阻放大器采用ADN2880型放大器。

所述单片机采用C8051F120单片机。

本实用新型通过检测光波在光纤中传播的波长、光强等由于氢气浓度的不同而产生的变化，通过单片机计算出氢气的浓度值，实现了氢气的实时监测。该装置灵敏度高，结构简单，监测效果好，适宜应用于各种需要监测氢气的场所。

附图说明

图1为本实用新型的连接关系示意图。

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

如图1所示，基于本实用新型技术方案的一种氢气检测装置，包括激光发射器、光环形器、单模光纤、光电二极管、互阻放大器、单片机、显示器和声光报警单元，其中，光电二极管、互阻放大器和单片机依次连接，单片机的输出端分别连接显示器和声光报警单元；激光发射器安装在光环形器的一侧，光电二极管接收光环行器输出的光束信号；光环行器还与单模光纤相连接。

本实用新型检测氢气的原理是，单模光纤的端面镀Pd/WO₃复合敏感膜，用于吸附氢，敏感膜折射率发生变化引起反射光强变化。本实用新型的单模光纤是将传统的氢敏感材料Pd和WO₃采用真空磁控溅射的方式共同溅射到单模光纤的端面上，在单模光纤端面上形成Pd/WO₃复合敏感膜，而构成氢气敏感薄膜，基于氢被敏感膜吸附并吸收，敏感膜折射率发生变化引起发射光强变化，通过检测光强的值来变相检测氢气浓度。

在本装置中，激光发射器采用半导体激光二极管，这类兼具半导体和激光器特性的激光源，具有更高的峰值功率和较低的能耗，且它的发射脉宽也较窄，本身不需要温度和光学补偿，比传统的发射光源具有明显的优势，用于发射激光信号。

所述光环形器采用TH2525D-1光环形器，该环形器是一种RFID环行器，传输方向：顺时针、逆时针可选，用于正、反向光的分离。

光电二极管采用PDT-A85P41型二极管，这是一种典型的光电效应探测器，具有量子噪声低、响应快、使用方便等特点，广泛用于激光探测器。从氢敏感膜上发射回来的光强包含了气体的浓度信息，经过光电二极管后便将接收到的光信号转换成了电信号。

单片机采用C8051F120芯片，该单片机是一款高性能处理器，内部包含12位ADC和12位DAC，可实现信号的转换，并且支持JTAG调试。

声光报警单元包括蜂鸣器和LED灯，显示器为本领域常规显示器。