长周期光纤光栅甲烷敏感薄膜传感器研制及特性研究

瓦斯事故是煤矿安全生产的最大威胁之一，它严重制约着国民经济持续、健康的发展，预防、控制瓦斯事故发生势在必行，其中最有效的手段是在线检测矿井瓦斯主要成份甲烷的浓度。提出一种含笼形分子敏感薄膜的长周期光纤光栅甲烷传感新方法，采用耦合模理论分析长周期光纤光栅透射谱与其结构参量、敏感薄膜光学参量之间的关系，研究甲烷传感机制，建立长周期光纤光栅甲烷传感方程；优化长周期光纤光栅制作、笼形分子合成的工艺条件；研究含笼形分子的聚硅氧烷材料在长周期光纤光栅区域成膜方法，根据聚合物薄膜结构与形态优化成膜工艺；评价传感器灵敏度、响应速度、选择性、检出限等，考察温度、湿度等外部条件对光纤光栅透射谱的影响；探讨长周期光纤光栅甲烷传感器检测煤矿风井口实际排风瓦斯的可行性。其研究结果对于及时获取并掌握矿井中甲烷浓度信息、预测甲烷浓度变化趋势、改善煤矿安全生产环境和防止瓦斯事故发生具有重要作用。