文档介绍：分类号学号 M201070522
学校代码 10487 密级

硕士学位论文

光纤氢气传感器氢敏薄膜的制备和试
验研究

学位申请人:宋涵
学科专业:机械电子工程
指导教师:张冈副教授
陈幼平教授
答辩日期:2012年5月19日
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering

Preparation and Experimental Research of Sensitive
Film in Optical Fiber Hydrogen Sensor

Candidate : Song Han
Major : Mechatronic Engineering
Supervisor : Associate Prof. Zhang Gang
Prof. Chen Youping

Huazhong University of Science and Technology
Wuhan, Hubei 430074, P. R. China
May, 2012
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日期: 年月日

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本论文属于
不保密□。

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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文
摘要
氢气本身是一种易燃易爆气体,常温常压情况下,如果空气中泄漏氢气的含量在
%-%之间,就有可能引起爆炸事故,威胁人身财产安全。为了保障氢气制造、
储存、运输和使用过程中的安全性,研究和发展安全、可靠、灵敏、快速的氢气传感
技术具有重要意义。光纤氢气传感器因其具有本质安全、抗腐蚀、抗电磁干扰、灵敏
度高、稳定性强、体积小重量轻等传统传感器不具备的优点,具有广阔的发展前景。
本文主要针对反射式光线束氢气传感器的传感系统进行了分析和实现,对氢敏薄膜材
料选择和制备工艺作了初步的分析与改进,最后进行了相关实验验证。
首先本文分析了国内外光纤氢气传感器研究现状,最终采用了无需对光纤进行微
细加工的光线束探头设计,并通过双光路对传感器进行补偿。设计实现了传感器光电
转换硬件,并通过 LabVIEW 实现了信号的采集和检测。完善了标准气体试验平台,
为传感器的实验研究打下了基础。
其次,为了克服纯钯薄膜的“氢脆”现象,研究了钇掺杂对薄膜性能的影响。同
时在基底的处理上提出了采用自作自组装单分子膜的方法进行优化,采用双靶磁控溅
射的方法实现了钯钇合金氢敏薄膜的制备。
最后通过设计实验,初步研究了钯钇合金和自组装单分子膜对传感器性能的影响,
证明了本传感器具有良好的敏感度和稳定性。针对当前研究中的不足之处作了分析总
结,并指出了下一步工作中需要解决和完善的地方。

关键词:氢气传感器光纤束钯钇合金膜自组装单分子膜

I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Hydrogen is a kind of flammable and explosive gas under normal temperature and pressure
conditions. When the leakage of hydrogen is between %~% in the air, it may cause
an explosion which threatens the personal safety. In order to ensure the safety in the pro