[发明专利]CO传感器的制作方法及传感器和CO浓度的检测方法

说明书

本发明公开了一种光纤端面涂覆敏感膜的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，传感器在光子晶体光纤一端熔接普通单模光纤，另一端面浸涂PANI/Co₃O₄敏感膜即可制得。光子晶体光纤端面与单模光纤端面熔接时形成的塌陷层作为第一个反射面；在光子晶体光纤另一端面用PANI/Co₃O₄敏感膜涂覆，光子晶体光纤端面与敏感膜接触面形成第二个反射面；敏感膜表面与空气接触面形成第三个反射面。在对一氧化碳气体的检测中，随着被测气体浓度不断增大，其干涉光谱呈现明显红移，且线性度良好。本发明中的气体传感器制作工艺简单、制作成本较低、传感器体积小、重量轻；制作出来的气体传感器探测灵敏度高，响应时间快，选择性强等优点。

技术领域

本发明涉及一种气体传感领域，具体涉及一种CO传感器的制作方法及传感器和CO浓度的检测方法。

背景技术

一氧化碳(carbon monoxide，简写为：CO)是大气中广泛存在的易燃易爆有毒气体。在大气中分布广、数量多，是一种常见的严重危害人体健康的窒息性化学气体。由于其无色、无味的性质，在生活中易被忽视而存在极大的安全隐患。CO毒性极强，空气中CO的浓度达到28ppm时，可能会导致视力和听力的障碍。浓度达到50ppm时，健康成年人忍受不能超过8小时；美国规定接触8小时空气中CO浓度标准为9ppm，接触1小时为35ppm；我国《工业企业设计卫生标准》规定：居住区大气中最高容许浓度为23.2ppm，日均容许浓度为8ppm。目前，有60多种职业会接触到CO，有关CO中毒、甚至死亡以及燃烧爆炸等重大伤亡和财产损失事故的报道十分常见，矿井、冶金厂、发电厂、化工厂等工业场所和普通居民生活场所都会发生因CO浓度超标而引起的中毒事件，已成为致死人数最多的生活意外中毒事件。在我国由CO引起的矿井瓦斯爆炸伤亡人数超过全部重大事故伤亡人数的一半，而CO中毒占职业性急性中毒的第一位。因此，CO的低浓度、灵敏、快速检测对矿井作业、工业应用、环境监测等领域至关重要。

传感器技术是现代信息技术的重要支柱，是国际上发展最快的高新技术与产业之一，具有广泛的应用。其中，气敏传感技术在非法药物检查、化学细菌武器的防御、各种易燃易爆、有毒有害气体的泄漏报警和空气质量监控等方面，有重要的应用。同时，伴随着微电子、自动化、计算机等学科的发展，气敏传感器要求朝着小型化、集成化、多功能化的方向发展，即微型气敏传感器。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，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性较差。

目前，达到实用化的CO传感器主要有金属氧化物半导体型、电化学固体电解质型和电化学高分子电解质型，其中金属氧化物半导体型CO传感器存在选择性不佳的问题；电化学固体电解质型存在高温工作，易污染和老化等问题；电化学高分子电解质型则存在体积大、易污染等问题。通过电化学式、半导体式及催化燃烧式方法来检测CO，这些方法往往会出现很多缺点，如稳定性差、灵敏度不高及寿命短，而且无法适应恶劣的环境这些问题，这与CO传感器的高灵敏度、高选择性、微型化和高效化的需求存在较大差距。

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：如何提供一种制作简易，制作出来的气体传感器灵敏度高、检测效果好的CO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CO传感器的制作方法，包括以下步骤：

(1)获取相同直径的一根单模光纤跳线和一根光子晶体光纤，分别将其两端切割平整后，将单模光纤一端与光子晶体光纤的一端熔接在一起得到熔接光纤；