[发明专利]覆膜光纤一氧化碳传感器的制作方法及其传感器和一氧化碳浓度的检测方法

说明书

本发明公开了一种覆膜光纤一氧化碳传感器的制作方法及其传感器和一氧化碳浓度的检测方法，利用光纤包层外所镀的敏感薄膜吸附一氧化碳气体来改变包层的有效折射率从而使干涉谱发生频移，以此达到气体浓度检测的目的。在0～100ppm的一氧化碳气体浓度范围内，随着浓度的增大，该传感器的光谱呈现蓝移现象，具有很好的线性度和选择性。本发明中的气体传感器制作容易，制作成本低，在加工过程中不易损坏，制作出来的气体传感器探测灵敏度高，响应时间快，还具有体积小、重量轻的优点。

技术领域

本发明涉及一种气体传感领域，具体涉及一种覆膜光纤一氧化碳传感器的制作方法及其传感器和一氧化碳浓度的检测方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展，工业技术水平的不断提高，产品的种类不断增多，生产中使用的气体原料和在生产过程中产生废气的种类和数量也不断增加。在工业中伴随重大灾难性事故的发生而排放的有毒有害废气，也会对人们的生命健康造成损害，其中，气体中毒中故排第一的为一氧化碳(CO)气体中毒。一氧化碳是无色、无臭、无味的气体，故易于忽略而致中毒。一氧化碳中毒的原因是因为一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，进而排挤血红蛋白与氧气的结合，从而出现缺氧，导致CO中毒。

随着对工业生产安全的精度要求的提高，对环境中的气敏传感器的灵敏度提出了更高的标准，因此提出新的气体检测方法的要求日益迫切。目前国内外的研究，也正从传统的烧结型、厚膜型转向半导体薄膜型。烧结型和厚膜型是将敏感材料浆体涂抹于陶瓷管或压印于陶瓷基片上，所制成的器件特征尺寸常常在百微米到毫米量级，因此材料的微观结构在加工过程容易被破坏，导致器件的一致性和重复使用性较差。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种制作容易，制作出来的气体传感器检测效果好的覆膜光纤一氧化碳传感器的制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种覆膜光纤一氧化碳传感器的制作方法，包括以下步骤：

1)获取一根薄芯光纤和两根单模光纤，薄芯光纤的纤芯直径小于单模光纤的纤芯直径，将两根单模光纤分别熔接在薄芯光纤的两端；

2)配置Co₃O₄-PANI-CuO复合溶胶，将氧化铜粉末按照(0.37～0.39)∶(0.1～0.4)的质量比加入到(0.04～0.07)mol/L的氨基苯磺酸溶液中搅拌直至配置成分散液，再向其内加入浓度99％～100％的苯胺单体，苯胺单体与分散液的质量配比为(2∶5)～(2∶9)，并搅拌均匀得到配置液Ⅰ；接着将四氧化三钴粉末按照(0.43～0.46)∶(1.0～1.2)的质量比加入到(0.05～0.25)mol/L的过硫酸铵溶液中，并搅拌均匀得到配置液Ⅱ；将配置液Ⅰ分批次加入到配置液Ⅱ中，期间持续搅拌，配置完成后待其完成化学反应即可；

3)将步骤1中得到的薄芯光纤段浸入到Co₃O₄-PANI-CuO复合溶胶中后取出干燥至恒重，使薄芯光纤段表面形成覆膜层。

作为优化，在步骤2中，在步骤2中，配置液Ⅰ分批次且等量加入到配置液Ⅱ中，相邻两批次加入时间间隔2～4s，搅拌速率为500～1000r/min。

作为优化，在步骤2中，在配置液Ⅰ与配置液Ⅱ反应期间间歇搅拌若干次，每次搅拌速率为500～1000r/min，搅拌时间4～6min。

作为优化，重复n次步骤3得到厚度为100～400nm的覆膜层，n大于等于1。

本发明还公开了一种覆膜光纤一氧化碳传感器，由上述所述的覆膜光纤一氧化碳传感器的制作方法制得而成。

本发明同时还公开了一种一氧化碳浓度的检测方法，包括以下步骤：