唐一科 张 杰 周传德 黎泽伦 张莉莉 廖 彬

（1.重庆大学，重庆400030；2.重庆科技学院，重庆401331；3.中国工程物理研究院，绵阳621900)

消逝场型光纤氢敏传感器数学建模与仿真

唐一科1，2张 杰1周传德2黎泽伦2张莉莉1廖 彬3

（1.重庆大学，重庆400030；2.重庆科技学院，重庆401331；3.中国工程物理研究院，绵阳621900)

光波入射到纤芯与包层分界面时，会产生一种沿径向呈指数衰减的消逝波，利用光纤消逝场原理，选择具有高氢敏性和氢敏选择性的Pd/WO3纳米膜作为氢敏感膜，设计一种新型光纤氢敏传感器。介绍其结构及检测原理，以阶跃型单模光纤为理想模型，利用光的波动理论，建立数学模型。通过仿真分析消逝场型氢敏传感器主要参数对性能的影响。

消逝场；传感器；数学模型；仿真

氢气是一种高效、清洁、可循环利用的能源，常温常压下，空气中泄露的氢气浓度达到4%到74.5%时，就很容易引起燃烧和爆炸。因此，对微量氢气的检测不能轻视。传统的基于电特性原理的氢气传感器，使用时大多需外加电压，易产生电火花，引起爆炸，应用上具有一定的局限性。而光纤传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、不产生火花且能实现远程检测等优点，非常适用于氢气的检测。近年来，关于光纤氢敏传感器的研究发展比较迅速，国内外都有相关报道。本文利用消逝场原理，根据光的波动理论，建立了消逝场型氢敏传感器的数学模型，通过仿真分析了影响消逝场型氢敏传感器性能的主要因素，对光纤氢敏传感器的设计、制作具有理论指导意义。……