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如何使用光纖傳感器檢測(cè)氫氣

萊森光學(xué) ? 來(lái)源:萊森光學(xué) ? 作者:萊森光學(xué) ? 2022-05-25 10:38 ? 次閱讀
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氫在能源和氣候政策中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。與其他氣態(tài)或液態(tài)能源相比,氫氣應(yīng)用必須考慮特殊的安全要求,因?yàn)樵谀承l件下,除了爆炸危險(xiǎn)之外,儲(chǔ)罐或管道中的泄漏可能會(huì)產(chǎn)生易爆的空氣-氫氣混合物。

為了進(jìn)一步提高處理氫氣時(shí)的安全水平,光纖傳感器可以檢測(cè)氫氣,并且在許多方面優(yōu)于傳統(tǒng)傳感器。為了實(shí)現(xiàn)既定的氣候目標(biāo)并防止全球變暖加劇,所有國(guó)家都必須盡快在其能源結(jié)構(gòu)預(yù)算中減少化石燃料的消耗。

氫技術(shù)作為一種可持續(xù)的替代品越來(lái)越受到重視——尤其是在工業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)輸領(lǐng)域。必須考慮適當(dāng)?shù)陌踩A(yù)防措施,無(wú)論在哪里使用、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移氫氣。

盡管氫氣無(wú)毒,重量比空氣輕,因此會(huì)上升到頂部,但仍可能發(fā)生危險(xiǎn)情況:確實(shí),如果空氣中的氫氣濃度超過(guò)4%的閾值,并有足夠的壓力,這種情況很快就會(huì)發(fā)生。氫氣罐或房間通風(fēng)不良,一個(gè)小的點(diǎn)火源,一個(gè)火花,就足以引發(fā)爆炸。

體積小,易于集成,沒(méi)有固有的安全風(fēng)險(xiǎn)

我司光纖傳感器基本上沒(méi)有這種風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),它們不需要復(fù)雜的布線,體積小,可以輕松集成到需要監(jiān)控的工廠或車輛的各種結(jié)構(gòu)中。

光纖幾乎用于安全相關(guān)的傳感應(yīng)用中,因?yàn)樗鼈儓?jiān)固耐用,直徑只有大約為四分之一毫米。光纖要成為氫傳感器,需要在許多地方進(jìn)行修改。

為此,首先使用激光將某些結(jié)構(gòu)壓印到光纖芯中,形成所謂的光纖布拉格光柵:一種確保光在特定波長(zhǎng)反射的周期性折射率調(diào)制。

然后在玻璃纖維的感覺(jué)部分涂上一層特殊的功能涂層,以確保玻璃纖維與氫氣發(fā)生特異性反應(yīng)。

鈀有吸收氫的能力,就像海綿一樣。一旦這兩種物質(zhì)相遇,氫就會(huì)分解成原子碎片,釋放出來(lái)的氫原子會(huì)穿透鈀的晶體框架。

這會(huì)導(dǎo)致光纖伸長(zhǎng),可以通過(guò)內(nèi)置光纖布拉格光柵即時(shí)測(cè)量反射光信號(hào)的變化。一旦空氣中的氫氣濃度再次下降,氫氣就會(huì)從鈀中釋放出來(lái)。

這意味著涂層不會(huì)損壞,傳感器可以重復(fù)使用。

廣泛應(yīng)用的潛力

然而,這并不是我司研究人員測(cè)試過(guò)的唯一方法。例如,也可以用其纖維包層已被蝕刻掉的玻璃纖維來(lái)檢測(cè)氫,或者在玻璃纖維表面涂上一層非常薄的納米顆粒。

在實(shí)踐中,新型光纖傳感器可以成為氫動(dòng)力汽車的一個(gè)組成部分,用于監(jiān)測(cè)加氫站、汽車維修店或電解槽。

基于這項(xiàng)技術(shù),可以輕松擴(kuò)展更大的傳感器網(wǎng)絡(luò),同時(shí)在多個(gè)點(diǎn)監(jiān)控氫基礎(chǔ)設(shè)施。用于記錄測(cè)量數(shù)據(jù)的電子設(shè)備,例如用于對(duì)光纖傳感器進(jìn)行光學(xué)評(píng)估的光譜儀,可以安裝在傳感器范圍內(nèi)的安全位置。

如果超過(guò)一定濃度的氫氣泄露并且傳感器檢測(cè)到該濃度,則觸發(fā)相關(guān)應(yīng)用的警報(bào)管理系統(tǒng)并啟動(dòng)特定措施,例如聲音警告信號(hào)、關(guān)閉閥門或打開(kāi)窗戶,這一切僅僅發(fā)生在幾秒鐘內(nèi)。

那么上述就是有關(guān)如何使用光纖傳感器檢測(cè)氫氣的介紹,大家學(xué)會(huì)了嗎?

萊森光學(xué)(深圳)有限公司是一家提供光機(jī)電一體化集成解決方案的高科技公司,我們專注于光譜傳感和光電應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
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