本發明涉及電致變色，具體涉及一種原位實時電致變色監測裝置及方法。

背景技術：

1、隨著各行業的發展，在眾多的應用場景中，高危電場的漏電監測等領域對傳感器件的性能提出了更為嚴苛的要求。在高壓電站、變電所等高危電場中，傳感器不僅要應對強烈的電磁干擾、可能的輻射、極端溫差等復雜環境，還需確保在這些條件下維持穩定、準確的監測功能，這對傳感器材料及技術提出了嚴峻考驗。

2、因此，亟需開發一種更有效地探測高電場強度變化的傳感器件，從而能夠克服現有技術的局限性，提供一種快速、準確、穩定的監測環境高電場變化方案。

技術實現思路

1、有鑒于此，有必要提供一種原位實時電致變色監測裝置及方法，用以實現快速、準確、穩定的監測環境高電場變化的目的。

2、為了解決上述問題，一方面，本發明提供了一種原位實時電致變色監測系統，包括：光源、光譜儀、電致變色傳感光纖以及電解質溶液；

3、所述電致變色傳感光纖的一端與所述光源連接，另一端與所述光譜儀連接；

4、所述電致變色傳感光纖還通過杜邦線連接電化學工作站以作為工作電極，所述工作電極浸在所述電解質溶液中；

5、所述光譜儀，用于基于所述電致變色傳感光纖在電解質溶液時電致變色材料變色及褪色的光譜信息，得到電致變色監測結果。

6、在一種可能的實現方式中，所述電化學工作站的電極還包括鉑電極和銀電極，所述鉑電極為對電極，所述銀電極為銀-氯化銀參比電極。

7、在一種可能的實現方式中，所述電致變色傳感光纖，包括：光纖本體、導電碳漿、金顆粒層和電致變色材料；

8、所述金顆粒層涂覆在光纖本體傳感區域的表面，所述導電碳漿涂覆在光纖本體除傳感區域的表面，所述電致變色材料涂覆在所述金顆粒層的表面。

9、在一種可能的實現方式中，所述光纖本體的傳感區域表面及端面涂覆有金膜，所述光纖本體的傳感區域表面及端面之外的其他區域涂覆有所述導電碳漿。

10、在一種可能的實現方式中，所述金膜采用磁控方法涂覆在所述光纖本體的傳感區域表面及端面。

11、在一種可能的實現方式中，在所述光譜儀采集所述光譜信息時，所述電化學工作站的電壓為-2.5v~2.5v。

12、在一種可能的實現方式中，所述光譜儀，用于基于所述電致變色傳感光纖在電解質溶液時的光譜峰值信息，確定電致變色材料的變色及褪色過程中的波長變化情況，基于所述波長變化情況，得到電致變色監測結果。

13、在一種可能的實現方式中，所述電致變色材料為v2o5。

14、在一種可能的實現方式中，所述電致變色材料采用電化學沉積法進行沉積。

15、另一方面，本發明還提供一種原位實時電致變色監測方法，所述方法應用于上述任一項所述的裝置中，所述方法包括：

16、光譜儀通過電致變色傳感光纖獲取電致變色材料變色及褪色的光譜信息，并基于所述光譜信息得到電致變色監測結果。

17、采用上述實現方式的有益效果是：本發明提供的原位實時電致變色監測裝置及方法，該裝置包括：光源、光譜儀、電致變色傳感光纖以及電解質溶液；所述電致變色傳感光纖的一端與所述光源連接，另一端與所述光譜儀連接；所述電致變色傳感光纖還通過杜邦線連接電化學工作站以作為工作電極，所述工作電極浸在所述電解質溶液中；所述光譜儀，用于基于所述電致變色傳感光纖在電解質溶液時電致變色材料變色及褪色的光譜信息，得到電致變色監測結果。

18、本發明采用電致變色傳感光纖，對光纖傳感區域的電致變色材料的光譜信息進行采集，并通過光譜儀對采集到的光譜信息進行分析，得到電致變色監測結果。通過顏色的著色與褪色變化，電致變色傳感光纖能夠直觀反映電壓變化，從而實現對電路狀態的監測，電致變色傳感光纖具有優良的抗腐蝕性、強大的抗干擾能力和高測量精度，進而可以實現快速、準確、穩定的監測環境高電場變化的目的。

技術特征：

1.一種原位實時電致變色監測系統，其特征在于，包括：光源、光譜儀、電致變色傳感光纖以及電解質溶液；

2.根據權利要求1所述的原位實時電致變色監測系統，其特征在于，所述電化學工作站的電極還包括鉑電極和銀電極，所述鉑電極作對電極，所述銀電極為銀-氯化銀參比電極。

3.根據權利要求1所述的原位實時電致變色監測系統，其特征在于，所述電致變色傳感光纖，包括：光纖本體、導電碳漿、金顆粒層和電致變色材料；

4.根據權利要求3所述的原位實時電致變色監測系統，其特征在于，所述光纖本體的傳感區域表面及端面涂覆有金膜，所述光纖本體的傳感區域表面及端面之外的其他區域涂覆有所述導電碳漿。

5.根據權利要求4所述的原位實時電致變色監測系統，其特征在于，所述金膜采用磁控方法涂覆在所述光纖本體的傳感區域表面及端面。

6.根據權利要求3所述的原位實時電致變色監測系統，其特征在于，在所述光譜儀采集所述光譜信息時，所述電化學工作站的電壓為-2.5v~2.5v。

7.根據權利要求1所述的原位實時電致變色監測系統，其特征在于，所述光譜儀，用于基于所述電致變色傳感光纖在電解質溶液時的光譜峰值信息，確定電致變色材料的變色及褪色過程中的波長變化情況，基于所述波長變化情況，得到電致變色監測結果。

8.根據權利要求1-7任一項所述的原位實時電致變色監測系統，其特征在于，所述電致變色材料為v2o5。

9.根據權利要求8所述的原位實時電致變色監測系統，其特征在于，所述電致變色材料采用電化學沉積法進行沉積。

10.一種原位實時電致變色監測方法，其特征在于，所述方法應用于權利要求1-9任一項所述的裝置中，所述方法包括：

技術總結
本發明提供一種原位實時電致變色監測裝置及方法，屬于電致變色技術領域，該裝置包括：光源、光譜儀、電致變色傳感光纖以及電解質溶液；所述電致變色傳感光纖的一端與所述光源連接，另一端與所述光譜儀連接；所述電致變色傳感光纖還通過杜邦線連接電化學工作站以作為工作電極，所述工作電極浸在所述電解質溶液中；所述光譜儀，用于基于所述電致變色傳感光纖在電解質溶液時電致變色材料變色及褪色的光譜信息，得到電致變色監測結果。本發明采用的電致變色傳感光纖具有優良的抗腐蝕性、強大的抗干擾能力和高測量精度，進而可以實現快速、準確、穩定的監測環境高電場變化的目的。

技術研發人員：王寧,徐心蕊,聶彥博,景新悅,陳旻軒
受保護的技術使用者：武漢理工大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24