[发明专利]一种基于石墨烯特性气体传感器研究方法

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯特性气体传感器研究方法，包括以下步骤：步骤1、用光纤剥钳将单模光纤（纤芯直径为9μm包层直径为125μm）的涂敷层剥掉2cm，然后用酒精擦拭并用光纤切割刀将其端面切平，步骤2、将端面切平擦拭过的单模光纤放在光纤镀膜机中，在切平的一侧镀上一层高反膜，运用光纤熔接机对光纤放电制作微球，最后在光纤上涂上一层石墨烯，本发明是基于迈克尔逊干涉原理的石墨烯特性光纤气体传感器，采用光纤微球耦合原理，通过镀高反膜和涂敷石墨烯，可实现对待定气体的实时检测，同时实现抗干扰能力强且灵敏度高。在煤矿瓦斯爆炸、环境污染等方面具有广泛的运用。

技术领域

本发明涉及一种基于石墨烯特性气体传感器研究方法。

背景技术

随着工农业的发展，数以万计的动力工厂和煤矿排放出大量有毒、易燃、易爆等危险气体，使人类的生存环境受到大面积污染，另外，国内煤矿瓦斯爆炸的事件时有发生，为了尽可能地减轻这些危害，就必须对特殊环境中的气体进行快速、实时、高效的检测，由于光纤传感器具有体积小、质量轻、抗电磁干扰、不易腐蚀、适用于恶劣环境、响应度快、精确度高等优点，在近几年得到了快速发展。

目前光纤传感器可以实时在线监测温度、应变、折射率、微位移、磁场、气体浓度等，并有很好的响应度、线性度、灵敏度，给人们的生产生活带来了极大的方便。

在传统的工艺中，无法精确的对待定气体进行实时检测，抗干扰能力弱等等问题，基于上述问题，需要提供一种可以解决问题的基于石墨烯特性气体传感器研究方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于石墨烯特性气体传感器研究方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种基于石墨烯特性气体传感器研究方法，包括以下步骤：

步骤1、用光纤剥钳将单模光纤（纤芯直径为9μm包层直径为125μm）的涂敷层剥掉2cm，然后用酒精擦拭并用光纤切割刀将其端面切平。

步骤2、将端面切平擦拭过的单模光纤放在光纤镀膜机中，在切平的一侧镀上一层高反膜，运用光纤熔接机对光纤放电制作微球，最后在光纤上涂上一层石墨烯，当光进入到光纤中，经过微球时纤芯的光有部分会泄露到包层中传播，经过微球的右边耦合到纤芯中，包层和纤芯中的光到达光纤右端被高反膜反射回来继续传播，再一次经过微球左端时形成干涉，又通过石墨烯对气体分子的吸附能力，提高传感器的灵敏度。

基于石墨烯特性的高灵敏度的光纤气体传感器为反射式吸收光谱传感器，、为出射端面反射的光强，、为高反膜界面反射进入光纤的光强，四束反射光到达光电探测器产生干涉，其输出光强可表示为:

(1)

式中，、—光纤出射端面反射的光强；

、—高反膜界面反射进入光纤的光强；

，，，，，—两束入射光和两束反射光干涉的光强。

用和分别表示光纤纤芯和包层的光纤端面反射光和到达探测器的位相，而分别用和表示高反膜界面反射并进入光纤中的光和到达探测器的位相。

在式(1)中，相干项可表示为：

(2)

式中，、—纤芯和包层的光纤端面反射光和到达探测器的位相,是与光纤耦合器的耦合系数和注入到光电检测器的光功率相关的常量。