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准分布式光纤光栅漏油传感器及敏感材料的研究

郭会勇  
【摘要】: 对石油及石油类液体燃料的泄漏监测在石化工业、环境监测等领域中具有重要的意义。由于准分布式光纤光栅漏油传感器除了具有一般光纤传感器所具有的优点:本质安全、灵敏度高、响应时间快、不受电磁干扰等,还具有一般光纤传感器所不具有的一根光纤多点探测、定位结构简单的优点,因此,准分布式光纤光栅传感器非常适合石油类液体燃料的泄漏监测。近年来,光纤光栅漏油传感器及其敏感材料的研究受到了人们的极大关注。本论文重点对漏油传感器敏感材料的选择、制备以及最佳尺寸进行了研究;对传感头进行了设计和性能测试。 本文主要包括以下几个方面的内容: 1.敏感材料的选择:通过查阅资料,对各种橡胶的各种性能进行比较,得出三元乙丙橡胶(EPDM)为理想的敏感材料。EPDM对石油类溶剂具有良好的溶胀性;同时,具有很好的耐老化性能、较小的体膨胀系数和较好的加工性能。实验也证明该橡胶是理想的敏感材料。 2.敏感材料的制备:用无硫硫化体系;配方为:生胶100kg,DCP 2kg,硬脂酸1kg,ZnO 3kg,石蜡油10kg;硫化条件:硫化温度170℃,硫化时间15分钟,硫化压力3MPa,制备的硫化橡胶对汽油的监测较理想,用其装备的传感头不仅有较好的溶胀响应性能,而且有很好的抗温变干扰能力。 3.传感头的性能测试:具有机械保护装置的传感头综合性能较好,不仅具有较好的溶胀响应性能,而且有较好的抗温变干扰能力和优良的安全使用性能。用直径为8mm、长为12mm的4#(上述配方)橡胶棒装备该传感头,传感头的初始波长预漂0.5nm—1nm时,传感器的漏油报警限可设定1nm,对汽油的溶胀响应时间为5分钟。


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