多孔玻璃湿敏光纤传感头的初步研究

作者:余海湖;赵宏声;伍宏标;黄俊;毛豫兰;姜德生 刊名:国外建材科技 上传者:金斌

【摘要】初步研究了一种可用于制作NFF型光纤湿度传感器的传感头,该传感头系由块状多孔玻璃涂敷CoCl_2制得。文中探讨了制备多孔玻璃及传感头的工艺条件,测定了传感头的感湿性能,讨论了有关问题。

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第 卷 第 期年 月 国 外 建 材 科 技 入 多孔玻璃湿敏光纤传感头的初步研究 余海湖 赵宏声 ‘ 伍宏标 黄俊 ‘ 毛豫兰 姜德生 ‘ 材料学院 光纤 中心 ’ 摘要 初步研究 了一种可用 于制作 即 型光纤湿度传感器的传感头 , 该传感头 系由块状多孔玻璃涂敷 制 得 。 文中探讨了制备多孔玻璃及传感头的工 艺条件 , 测定 了传感头 的感湿性能 讨论了有关问题 。 关键词 多孔玻璃 光纤传感器 , 湿敏传感 头 引言 湿度测定在气象 、 仓储 、 纺织 、 工农业生产 、 国防等诸多方面有重要意义 。 目前研究和 应用较多的湿度传感器是 电阻型和 电容型传感器 。 随着光纤通信技术快速发展 , 人们利用光纤无需任何 中间级就能把待测量与光纤 内的导光 联系起来的特性 , 成功地 开发 出了 可用于测量不同的物理或化学量 值的光 纤传感器 。 光纤 传感器具有可在易燃 、 易爆 、 强磁场 、 强 电场等特殊场合下 使用及其他众多 的优点 , 其研究 与应用 日益受到重视 。 在湿度传感器方面, 国外 已依据不 同的设计原理 、 采用 不 同的传感方式研制 了数种光纤湿度传感器〔’一 卫 , 但在国内这方面的报道较为少见 。 多孔玻璃为特定组成的分相玻璃经过浸析处理制成的具有无数连续微孔 的玻璃 。 最初 , 多 孔玻璃 只是当作 制造高硅氧玻璃的 中间产品匡 , 但 随后人们对这种玻璃本身产生 了兴趣 。 例如 , 人们将其当作“ 筛子 ” , 用 于 分离某些气体或过滤某些液体 , 使某些化学物质得以分离或精制 还可 当作载体 , 用来固定生物酶或固体催化剂 往微孔 中埋人某些物 质制成新型功能材料 , 二。 本文是将多孔玻璃作为载体 , 往微孔 中注人 , 制成感湿材料 。 这种材 料在干燥状态和 吸湿状态 的透光率不 同 , 将其制成传感头 , 置于光纤 束 之间 , 可研制型光纤湿度传感器 。 本文初步研究 了块状多孔玻璃湿敏光纤传感头的制备工艺 , 测定了其感湿性能 , 讨论 了相关问题 , 所得结果对研制 型光纤 湿度传感器也有意义 。 实验 多孔玻璃及传感头的制备 基础玻璃的组成为 。 · , 主要原料为化学纯无水碳酸钠 、 硼酸和二氧化硅 。 配合料在 ℃的硅铝棒 电炉 中熔化 , 浇铸成形后送人 ℃的马弗 收稿 日期 一 一余海湖 男 , 年生 , 讲师 武汉 武汉工业大学材料科学与工程学院 · 第 卷 第 期 余海湖等 多孔玻璃湿敏光纤传感头的初步研究 炉中 自然冷却到室温 。 选取无气泡 、 条纹和砂粒的玻璃块切成尺寸为 义 的小块 , 用 。” 的金刚砂粗磨去掉玻璃表面的粗条纹 , 然后用 。” 的金 刚砂细磨 , 用水 冲洗 , 最后 用红粉 或氧化柿粉抛光 。 抛光后 的玻璃块用清水及酒精仔细清洗 , 在 的马弗炉 中保温 使玻璃分相 。 分相玻璃用稀酸浸析 , 用流水冲洗数小时 , 可在其表面形成微孔层 。 干燥的 为蓝色 , 吸湿后变为红色 , 因此含有 的物质具有感湿功能 。 本实验即是依据 的这种特性 , 将其用作 比色剂 。 将分析纯 · 溶于去离子水 , 配制成浓度为 、 、 和 的溶液 。 将洁净的多 孔玻璃放人 溶液 中浸泡 , 取 出凉干 , 然后进行性能测试 。 性能测试 在可见光谱区很宽的范围 内 , 浸泡过 溶液的多 孔玻璃在干燥状态和吸湿状态的透光率有明显的差别 , 因此可采用单色可见光作为光纤湿度传感器的光源 。 本实验制备的传感头为块状 , 其透光性能可用分光光度计测定 。 分光

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