如何使用光纤传感器检测氢气-莱森光学

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氢在能源和气候政策中发挥着关键作用。与其他气体或液体能源相比，氢气应用必须考虑特殊的安全要求，因为在某些条件下，除了爆炸危险之外，储罐或管道中的泄漏还可能产生爆炸性空气体-氢气混合物。
为了进一步提高氢气处理的安全水平，光纤传感器可以检测氢气，在很多方面都优于传统传感器。为了实现既定的气候目标，防止全球变暖加剧，所有国家都必须尽快在其能源结构预算中减少化石燃料的消耗。


氢能技术作为一种可持续的替代能源，越来越受到重视，尤其是在工业生产和交通运输领域。无论在哪里使用、储存、运输和转移氢气，都必须考虑适当的安全预防措施。
虽然氢气无毒，重量比空气体轻，会升到顶部，但危险的情况仍然可能发生:的确，如果空气体中的氢气浓度超过4%的阈值，并且有足够的压力，这种情况很快就会发生。氢气罐或房间通风不良，一个小的点火源和一个火花都足以引发爆炸。
体积小，易于集成，没有固有的安全风险。
我们的光纤传感器基本没有这种风险。同时，它们不需要复杂的布线，体积小，可以很容易地集成到需要监控的工厂或车辆的各种结构中。
光纤几乎用于与安全相关的传感应用，因为它们非常坚固，直径只有大约四分之一毫米。要成为氢传感器，光纤需要在很多地方进行修改。
为此，首先利用激光将一些结构压印到纤芯中，形成所谓的光纤布拉格光栅:一种周期性的折射率调制，保证特定波长的光反射。
然后在玻璃纤维的感觉部分涂上一层特殊的功能涂层，保证玻璃纤维与氢气发生特定的反应。
钯有吸收氢的能力，就像海绵一样。这两种物质一旦相遇，氢就会分解成原子碎片，释放出来的氢原子就会穿透钯的晶架。
这会导致光纤伸长，反射光信号的变化可以通过内置的光纤布拉格光栅即时测量出来。一旦空气体中的氢气浓度再次下降，氢气就会从钯中释放出来。
这意味着涂层不会被损坏，传感器可以重复使用。
广泛应用的潜力
然而，这不是我们的研究人员测试的唯一方法。例如，其光纤包层已经被蚀刻掉的玻璃光纤也可以用于检测氢，或者可以在玻璃光纤的表面上涂覆非常薄的纳米粒子层。
在实践中，这种新的光纤传感器可以用作氢动力汽车的一个组成部分，以监控加氢站，汽车修理厂或电解槽。
基于这种技术，很容易扩展更大的传感器网络，同时在多个点监测氢基础设施。用于记录测量数据的电子设备，例如用于光纤传感器的光学评估的光谱仪，可以安装在传感器范围内的安全位置。
如果超过一定浓度的氢气泄漏，并且传感器检测到该浓度，则相关应用的警报管理系统将被触发，并启动特定措施，例如声音警告信号、关闭阀门或打开窗户，所有这些都只会在几秒钟内发生。
以上就是如何利用光纤传感器检测氢气的介绍。你学会了吗？
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