仿生结构气敏光栅的大幅增敏机制及在氢泄漏监测中的应用研究

基金项目类型：

国家自然科学基金

基金项目编号：

61475121

来源网站：

国家自然科学基金委员会

来源网址：

http://www.nsfc.gov.cn/

负责人：

戴玉堂

完成单位：

武汉理工大学

中文关键词：

光纤传感器; 光纤光栅; 飞秒激光; 气体传感; 微结构光纤;

项目类型：

面上项目

语种：

中文

开始日期：

2015-01-01

结束日期：

2018-12-31

中文摘要：

光纤氢气传感器尚无实用案例，瓶颈在于灵敏度低，氢敏膜多次反应易开裂失效。申请人提出利用飞秒激光在光纤光栅(FBG)包层加工仿生微结构（汗腺微孔+蛇皮状或叶齿状微结构），镀膜后有望增敏10倍左右，还能防止薄膜开裂延长寿命。研究要点包括：1）研究FBG仿生结构的增敏机制，诸如力学原理, 材料改性机理等；研究仿生微结构的飞秒激光制备方法,激光辐照对FBG反射谱的影响机制；2）研究仿生结构与氢敏膜的制备质量控制规律，诸如微结构与薄膜表征，工艺参数影响，多种膜与微结构的匹配性。3）试制仿生结构光纤氢气传感器，进行氢浓度测试；研究相应的信号处理、补偿措施及浓度标定方法。4）针对广域氢泄漏，组建光纤氢传感示范网络进行模拟监测试验，考虑温度/湿度补偿，为此附带研制微结构光纤湿气传感器。本研究不仅能解决光纤氢传感器的实用化瓶颈难题,还为光纤瓦斯气体传感器提供一种潜在途径,对能源与国防工业的安全监测意义重大。