北京航空航天大学科技成果——氢气浓度检测装置
成果简介
氢气是重要的化工原料，也是重要的清洁能源，因此得到了广泛应用。氢气分子非常小，无论是固态还是液态的氢都非常易挥发、易燃、易爆，在存储与运输过程中易发生泄漏。当空气中泄漏的氢气浓度达到4%-74.2%，空气变得易燃，从而也极易导致空气爆炸。因此，研制能探测氢气爆炸下限范围内浓度变化的探测器显得尤为重要。
目前氢气的检测技术主要有光纤氢气传感器、电化学氢气传感器、半导体氢气传感器、声表面波（SAW）传感器、光声气体传感器、气相色谱-原子吸收光谱法、质谱法等。与其他类型的传感器相比，光纤氢传感器具有许多独特的优点：体积小，重量轻，安装简单，成本低；灵敏度高，响应时间短；光纤传感系统不易受电磁场干扰，能避免产生火花，对被测环境干扰小，这不仅能够提高系统的安全度，而且可以减少维护成本，增加使用的可靠度。
根据检测原理的不同，光纤氢气传感器分为F-P干涉型、微镜型、消逝场型、布拉格光栅型等类型。F-P干涉型和消逝场型的氢气传感器制造技术复杂、可靠性差；微镜型和布拉格光栅型氢传感器发展较为成熟、开始进入实用检测氢气浓度，由于使用的光纤类型限制，这种技术受温度的影响大，容易产生温度和氢气浓度传感信号交叉，影响其使用效果。
该项目开发出一种基于保偏光子晶体光纤干涉系统的氢气浓度检测装置。传感光纤可以制作成满足检测浓度要求的最佳长度，所镀钯膜的长度可以较长，且钯膜的长度越长，氢气浓度检测灵敏度越高。对于其他类型光纤氢气传感器，该项目所开发装置中增加光学检测系统中传感光纤的镀膜长度易于实现，从而提高了氢气检测的灵敏度。
该项目所开发氢气浓度检测装置的优点在于：
1、利用镀有钯膜的保偏光子晶体光纤作为氢气传感头来获取被测对象的氢气浓度信息，具有温度和电磁干扰不敏感的特性，使测得的氢气浓度检测结果精确、测试适应性强。
2、利用该光纤传感系统作为检测装置，该装置中的镀有钯膜的保偏光子晶体传感光纤可以根据检测灵敏度要求设计镀膜部分长度，通过增加镀有钯膜光纤的长度，可以提高氢气检测灵敏度。
3、利用该光学检测系统作为检测装置，测试系统性能可靠、稳定，结构简单、操作方便，抗干扰能力强、精度高，实现对波长的绝对检测，波长检测精度高。
4、设计所使用的光纤耦合器反射端作为光源与光谱接收装置的
共用端口，增强了系统的集成性并降低了成本。
北京航空航天大学科技成果 - 氢气浓度检测装置 - 图文
