【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤布拉格传感器，特别涉及光纤布拉格传感器及用于监测锂离子电池热失控的系统。
技术介绍
1、在火灾发生前或者发生时可能会产生一些气体，这些气体可以作为引发火灾或者已经发生火灾的判断依据。现有火灾气体检测技术正是通过监测或检测引发火灾或爆炸风险的气体来判断火灾是否会发生的技术手段，旨在及早发现隐患，以便采取适当的措施来保护生命和财产。例如：锂离子电池在充放电过程中会存在放热，容易引发热失控行为，在热失控的过程中会产生氢气、一氧化碳、二氧化碳等气体，通过监测这些气体，可判断锂离子电池的状态，进而避免火灾的发生。在模拟锂离子电池热失控的状态时发现：co2、co、h2、c2h4、ch4、c2h6和c3h6是锂离子电池热失控时产生的主要气体成分，并且，co2和h2的体积分数分别高达35％和23％。因此，通过检测或监测锂离子电池内部co2和h2气体的含量，可作为判断锂离子电池是否存在引发火灾隐患的依据。
2、现有火灾气体检测技术包括：离子化烟雾探测器、光电式烟雾探测器、一氧化碳(co)探测器、可燃气体探测器、火焰探测器、热成像摄像头等，广泛应用于一些火灾易发生现场。但是，这些火灾气体检测技术存在针对性差，容易出现假警报和误报的情况；存在灵敏度不足，反应时间长，导致浓度较高时仍未报警，可能会延误采取紧急措施的时机的缺陷；以及尺寸大，维护成本高，适应性差，对环境要求高等缺陷。
3、而光纤光栅布拉格传感器是一种新型的气体检测手段，其利用光栅的布拉格反射原理及气体的吸收特性会影响光纤光栅的光谱特性，因此，当目标
4、公开号为cn116337787a的中国专利技术专利申请公开了一种光纤光栅传感器和锂离子电池内部氢气监测系统，通过设置的光纤布拉格光栅获取锂离子电池内部氢气含量的变化，进而保证锂离子电池的安全性。但是该申请还存在以下缺陷：(1)只能对氢气这一种气体进行检测；(2)用于检测氢气的光纤布拉格光栅是以钯合金作为气敏材料，然而，钯膜容易受到晶格膨胀引起的开裂、气泡、分层等脆化损伤，使得其稳定性和灵敏度受到影响。
5、针对钯膜易因膨胀导致的脆性损伤的问题，现有技术公开了一种基于pt-wo3薄膜的光纤氢传感器，该传感器具有灵敏度高、响应快、重复性好的优点，但是，现有光纤氢传感器的制作采用在光纤表面涂覆pt-wo3粉末的方式制得，传统的涂覆方式通常为提拉法和静置加热法，均难以避免重力的影响，导致涂覆厚度不一致，重复性和稳定性差，使得光纤布拉格光栅的性能受到影响。
6、可见，现有技术还有待改进和提高。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种光纤布拉格传感器及用于监测锂离子电池热失控的系统，旨在解决现有监测锂离子电池热失控的光纤布拉格传感器灵敏度及稳定性差的缺陷。
2、为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：
3、本专利技术第一方面公开了一种光纤布拉格传感器，其中，包括光纤芯体及第一支柱元件和第二支柱元件，所述第一支柱元件外涂覆有pt-wo3膜，所述第二支柱元件外涂覆有聚醚砜膜，所述pt-wo3膜和聚醚砜膜均通过溶剂蒸发法制备得到。
4、所述的光纤布拉格传感器中，用于制备pt-wo3膜的溶剂蒸发法包括以下步骤：
5、步骤s01.通过3d打印机制备打印同轴夹具及中空管，3d打印所采用的材料为pva水溶性材料；
6、步骤s02.将第一支柱元件与同轴夹具、中空管进行限位固定；
7、步骤s03.在第一支柱元件与中空管之间的空隙中注入pt-wo3溶液，该溶液的溶剂为异丙醇；
8、步骤s04.通过蒸发去除pt-wo3溶液中的溶剂，在光纤布拉格传感器表面形成pt-wo3膜；
9、步骤s05.将同轴夹具、中空管及第一支柱元件置于清水中，待同轴夹具、中空管溶解后，得到涂覆有pt-wo3膜的第一支柱元件。
10、所述的光纤布拉格传感器中，所述pt-wo3溶液中，pt与wo3的质量比为1:12。
11、所述的光纤布拉格传感器中，所述pt-wo3膜的厚度为10μm。
12、所述的光纤布拉格传感器中，所述pt-wo3溶液中，pt-wo3的质量分数为20％。
13、所述的光纤布拉格传感器中，所述pt-wo3的制备方法包括步骤：
14、取二水合钨酸钠和酒石酸溶于去离子水中，搅拌混匀；加入盐酸使溶液的ph值为1，继续搅拌直至钨酸沉淀完全；取二水合草酸加入混合液中，搅拌，得钨酸母液；将钨酸母液置于反应釜中，并进行水热反应；反应结束后冷却，离心分离并洗涤固体颗粒，干燥后得wo3粉末；按配比取乙酰丙酮铂和wo3粉末，研磨混匀后，烧结，得pt-wo3纳米粉末。
15、所述的光纤布拉格传感器中，所述二水合钨酸钠与酒石酸的质量比为1.5:1。
16、所述的光纤布拉格传感器中，所述二水合草酸与二水合钨酸钠的质量比为4:3～3.5。
17、所述的光纤布拉格传感器中，所述水热反应的温度为130～160℃，时间为12～24h；所述烧结温度为300～350℃，烧结时间为2～3h。
18、本专利技术第二方面公开了一种用于监测锂离子电池热失控的系统，其中，包括计算机、解调仪及如上所述的光纤布拉格传感器，所述光纤布拉格传感器置于锂离子电池内部上方，用于获取锂离子电池内部氢气及二氧化碳的浓度。
19、有益效果：
20、本专利技术提供了一种光纤布拉格传感器及用于监测锂离子电池热失控的系统，所述光纤布拉格传感器通过设置表面涂覆有pt-wo3膜的第一支柱元件和表面涂覆有聚醚砜膜的第二支柱元件，该pt-wo3膜和聚醚砜膜均通过溶剂蒸发法制备得到，具有膜层厚度均匀、对目标气体响应灵敏的特点。该光纤布拉格传感器相较于现有技术，其可监测两种气体，通过不同的支柱元件实现，具有更好的选择性和灵敏度，特别适合锂离子电池内部气体浓度的监测。采用该光纤布拉格传感器的用于监测锂离子电池热失控的系统，可同时获取锂离子电池内部氢气和二氧化碳气体的浓度，根据氢气和二氧化碳的浓度判断锂离子电池内部是否出现热失控的现象，以便于尽早采取措施，避免火灾的发生。
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1.一种光纤布拉格传感器，其特征在于，包括光纤芯体及第一支柱元件和第二支柱元件，所述第一支柱元件外涂覆有Pt-WO3膜，所述第二支柱元件外涂覆有聚醚砜膜，所述Pt-WO3膜和聚醚砜膜均通过溶剂蒸发法制备得到。
2.根据权利要求1所述的光纤布拉格传感器，其特征在于，所述用于制备Pt-WO3膜的溶剂蒸发法包括步骤：
3.根据权利要求2所述的光纤布拉格传感器，其特征在于，所述Pt-WO3溶液中，Pt与WO3的质量比为1:12。
4.根据权利要求2所述的光纤布拉格传感器，其特征在于，所述Pt-WO3膜的厚度为10μm。
5.根据权利要求2所述的光纤布拉格传感器，其特征在于，所述Pt-WO3溶液中，Pt-WO3的质量分数为20％。
6.根据权利要求2所述的光纤布拉格传感器，其特征在于，所述Pt-WO3的制备方法包括步骤：
7.根据权利要求6所述的光纤布拉格传感器，其特征在于，所述二水合钨酸钠与酒石酸的质量比为1.5:1。
8.根据权利要求6所述的光纤布拉格传感器，其特征在于，所述二水合草酸与二水合钨酸钠的质
9.根据权利要求6所述的光纤布拉格传感器，其特征在于，所述水热反应的温度为130～160℃，时间为12～24h；所述烧结温度为300～350℃，烧结时间为2～3h。
10.一种用于监测锂离子电池热失控的系统，其特征在于，包括计算机、解调仪及如权利要求1-9任一项所述的光纤布拉格传感器，所述光纤布拉格传感器置于锂离子电池内部上方，用于获取锂离子电池内部氢气及二氧化碳的浓度。
...【技术特征摘要】
1.一种光纤布拉格传感器，其特征在于，包括光纤芯体及第一支柱元件和第二支柱元件，所述第一支柱元件外涂覆有pt-wo3膜，所述第二支柱元件外涂覆有聚醚砜膜，所述pt-wo3膜和聚醚砜膜均通过溶剂蒸发法制备得到。
2.根据权利要求1所述的光纤布拉格传感器，其特征在于，所述用于制备pt-wo3膜的溶剂蒸发法包括步骤：
3.根据权利要求2所述的光纤布拉格传感器，其特征在于，所述pt-wo3溶液中，pt与wo3的质量比为1:12。
4.根据权利要求2所述的光纤布拉格传感器，其特征在于，所述pt-wo3膜的厚度为10μm。
5.根据权利要求2所述的光纤布拉格传感器，其特征在于，所述pt-wo3溶液中，pt-wo3的质量分数为20％。
6.根据权利要求2所...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐自强，梁洪豪，方梓烜，吴孟强，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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