基于WO3-PdPt-Pt复合薄膜光纤光栅氢气传感系统的性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)


以煤和石油为代表的能源消耗和环境污染是当今社会的一个重大问题,近年来我国深受大气污染(严重雾霾)和生态环境恶化的危害,开发和使用新型清洁能源的是国家未来的一个战略需求。在众多的新能源中,氢能是具有巨大发展潜力的未来能源之一,从长远看,它的发展可能带来能源结构的重大改变。由于氢气具有分子量小、渗透性强、易燃易爆以及无色无味等特性,在空气中氢气的浓度超 4%时遇明火即会爆炸,其易燃范围为 4~74.4%,在泄漏后难以察觉,因而极有可能导致爆炸事故。

在国防军事应用方面,核武器及核燃料存放设施由于放射材料的裂变产生氢,在此设施中氢浓度是评价核材料寿命的重要指标,我国绵阳的中国工程物理研究院对密闭核弹系统内氢气浓度监控一直存在着重大的科技需求。潜艇长期在水下潜伏,潜艇中由于在铅酸蓄电池充放电过程会产生氢气,需要对艇内可能的氢气泄漏和氢气浓度进行实时监测。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1设计的基本内容

本次设计针对光线氢气传感技术存在的问题进行研究,为实现能够安全准确测量氢气浓度的光纤氢气传感系统。

(1) 采用物理气相沉积法在光纤光栅端面制备wo3-pdpt-pt复合薄膜作为氢敏薄膜,研究制备薄膜的氢致变色效果。

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3. 研究计划与安排

第1-2周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需准备的材料,确定技术方案,完成英文文献的翻译,完成开题报告。

第3-5周:了解光纤氢气传感器系统的工作原理,学习氢敏薄膜和传感探头的制备。

第6-8周:搭建光纤氢气传感系统,测试传感探头,分析氢敏薄膜的微观结构与性能的关系,确定氢敏薄膜的优化方案。

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4. 参考文献(12篇以上)


[1] f.xiang, g. p. wang, y. h. qin, s. w. yang, x. x. zhong, j. x. dai, m. h. yang*.improved performance of fiber bragg hydrogen sensors assisted by controllableoptical heating system [j]. ieee photonics technology letters, 29(15):1233–1236, 2017.

[2] j. x.dai, m. h. yang*, z. yang, z. li, y. wang, g. p. wang, y. zhang, z. zhuang.enhanced sensitivity of fiber bragg grating hydrogen sensor using flexiblesubstrate [j]. sensors and actuators b: chemical, 196: 604-609, 2014.

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