本实用新型专利技术属于气体检测技术领域，公开了一种基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置及系统，装置包括：检测结构；所述检测结构容纳待检样品，通过光声光谱原理，配合上位的波长检测设备、宽谱光源以及检测光源实现混合气体中的某一待检成分的浓度检测；所述检测结构包括：检测气体仓以及检测光纤布拉格光栅FBG；检测FBG与检测气体仓相连；其中，在执行气体检测时，检测气体仓内容纳待检样品，检测光入射到检测气体仓内；检测FBG感应检测气体仓内的压强，并通过上位的波长检测设备得到检测FBG的波长漂移量，得到待检样品中待检成分的浓度。本实用新型专利技术提供的基于FBG的光声光谱气体检测装置，具备较好的抗电磁干扰能力，可靠的检测精度和较低的成本。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及气体检测
，特别涉及一种基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置及系统。
技术介绍
光声效应指的是光被样品材料吸收后形成声波。可用来进行气体检测。在超高精度的光声光谱气体检测技术中，已有的检测技术存在着一定的局限性；比如：传统的声传感器因为其物理因素的限制导致灵敏度无法进一步提高，或者光声池的结构限制导致光声池的光声效应并不强烈等等。为了改善上述问题，需要用到精度很高的声传感器，价格可能会比较昂贵，同时导致系统结构较为复杂。一般而言由于光声效应的强度比较小，所以通常的做法都是改善探测器的性能，实现超高精度的探测，但是这个方向会导致灵敏度的上升每很困难。几乎现有的所有的光声光谱气体检测装置都含有电学装置，很容易受到电磁干扰，而在这种超高精度检测的环境下，电磁干扰的影响则是非常大的。
技术实现思路
本技术提供一种基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置，解决现有技术中光声光谱气体检测的结构复杂，电磁干扰严重，灵敏度低同时成本高的技术问题。为解决上述技术问题，本技术提供了一种基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置，包括：检测结构；所述检测结构包括：检测气体仓以及检测光纤布拉格光栅FBG；所述检测FBG与所述检测气体仓相连；其中，在执行气体检测时，所述检测气体仓内容纳待检样品，接收入射的检测光；所述检测FBG感应所述检测气体仓内的压强，产生轴向应变；在执行混合气体中待检成分浓度检测时，所述检测FBG接收检波光信号照射，并通过波长检测设备得到所述检测FBG的波长漂移量；并依据已知的波长漂移量与气体浓度的对应关系得到待检样品中待检成分的浓度。进一步地，所述检测气体仓包括：样品仓和检测光声池；在执行气体检测时，所述样品仓内容纳待检样品，所述检测光声池内容纳所述待检成分的纯气体；入射到所述样品仓内的所述检测光，进入到所述检测光声池中。进一步地，所述检测结构还包括：检测聚合物层；所述检测聚合物层与所述气体仓相连，所述检测FBG固定在所述检测聚合物层内；其中，在执行气体检测的情况下，当所述检测气体仓内产生压强变化时，所述检测聚合物层收缩，带动所述检测FBG产生轴向应变。进一步地，所述检测光声池包括：检测光声谐振腔和检测光声缓冲区；所述检测光声谐振腔与所述检测光声缓冲区连通；其中，在执行气体检测时，所述检测光声谐振腔与所述检测光声缓冲区内容纳所述待检成分的纯气体。进一步地，所述装置还包括：对照结构；所述对照结构包括：与所述检测气体仓对应的对照气体仓以及对照FBG；所述对照FBG与所述对照气体仓相连；在执行气体检测时，所述对照气体仓内容纳不吸收所述检测光的对照气体。进一步地，所述装置还包括：对照结构；所述对照结构包括：对照仓、对照光声池以及对照FBG；所述对照FBG与所述对照光声池相连；在执行气体检测时，所述对照气体仓内容纳不吸收所述检测光的对照气体；所述对照光声池内容纳所述待检成分的纯气体；所述检测光入射到所述对照仓内，进而入射到所述对照光声池中。进一步地，所述装置还包括：对照结构；所述对照结构包括：对照仓、对照光声池、对照聚合物层以及对照FBG；所述对照FBG与所述对照光声池相连；其中，所述检测聚合物层与所述气体仓相连，所述检测FBG固定在所述检测聚合物层内；在执行气体检测时，所述对照气体仓内容纳不吸收所述检测光的对照气体；所述对照光声池内容纳所述待检成分的纯气体；所述检测光入射到所述对照仓内，进而入射到所述对照光声池中；当对照仓和所述对照光声池内产生压强变化时，所述对照聚合物层收缩，带动所述对照FBG产生轴向应变。进一步地，所述装置还包括：对照结构；所述对照结构包括：所述对照结构包括：对照仓、对照光声池、对照聚合物层以及对照FBG；所述对照FBG与所述对照光声池相连；所述检测聚合物层与所述气体仓相连，所述检测FBG固定在所述检测聚合物层内；其中，所述检测光声池包括：检测光声谐振腔和检测光声缓冲区；所述检测光声谐振腔与所述检测光声缓冲区连通；在执行气体检测时，所述对照气体仓内容纳不吸收所述检测光的对照气体；所述检测光声谐振腔与所述检测光声缓冲区内容纳所述待检成分的纯气体。内容纳所述待检成分的纯气体；所述检测光入射到所述对照仓内，进而入射到所述对照光声池中；当对照仓和所述对照光声池内产生压强变化时，所述对照聚合物层收缩，带动所述对照FBG产生轴向应变。一种基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测系统，包括：如权利要求要求1～4任一项所述的基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置以及波长检测设备；所述检测FBG接收检波光信号，并通过所述波长检测设备检测波长漂移量；其中，在执行混合气体中待检成分浓度检测时，依据已知的波长漂移量与气体浓度的对应关系得到待检样品中待检成分的浓度。一种基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测系统，包括：如权利要求5～8任一项所述的基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置以及波长检测设备；所述气体检测装置接收所述检测光入射，于所述检测结构和所述对照结构内发生光声效应，产生压强变化；所述检测FBG感应所述检测结构内的压强产生轴向应变，所述对照FBG感应所述对照结构内的压强产生轴向应变；所述检测FBG和所述对照FBG分别接收检波光信号，通过检波设备检测其波长漂移量以及两者的波长漂移量的差值；其中，在执行混合气体中待检成分浓度检测时，依据已知的波长漂移量与气体浓度的对应关系，根据所述波长漂移量的差值得到待检样品中待检成分的浓度。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请实施例中提供的基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置，采用光纤布拉格光栅FBG应用在光声光谱气体探测之中，高效、高精度的感应光声效应导致的压强变化，从而检测到波长漂移量，实现气体浓度测量；相对于现有技术中的采用复杂昂贵电子器件构成的检测装置，本实施例简化了测量结构，更重要的是其本身不是一个电子器件，能够大大降低电磁干扰，减小由电磁干扰带来的噪声影响，提升信噪比，使测量结果更加可靠；其造价成本也很低，适宜广泛使用。进一步的，采用对照结构与检测结构组成差分探测结构，在一定程度上解决了小容积光声池内低浓度气体的情况下光声效应不明显，压强变化小，导致灵敏度受限的问题，进一步提高了其灵敏度；同时也克服了环境扰动，进一步提升可靠性。进一步地，采用一维光声池结构，能够尽最大可能地保证光声池内光声效应的强度，提升测量的灵敏度。进一步地，采用在光声池尾部设置聚合物层，形成FBG与光声池的耦合结构，可以通过聚合物层的受压形变，带动FBG做轴向移动，从而形成明显的轴向漂移，从而降低相对误差，大幅提升测量的灵敏度。附图说明图1为本技术实施例提供的基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置的结构示意图；图2为本技术实施例提供的光声池的结构示意图；图3为本技术实施例提供的基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测系统结构示意图。具体实施方式本申请实施例通过提供一种基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置，解决现有技术中光声光谱气体检测的结构复杂，电磁干扰严重，灵敏度低同时成本高的技术问题；达到了提升测量灵敏度，简化测量结构，降低成本的技术效果。为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置，其特征在于，包括：检测结构；所述检测结构包括：检测气体仓以及检测光纤布拉格光栅FBG；所述检测FBG与所述检测气体仓相连；其中，在执行气体检测时，所述检测气体仓内容纳待检样品，接收入射的检测光；所述检测FBG感应所述检测气体仓内的压强，产生轴向应变；在执行混合气体中待检成分浓度检测时，所述检测FBG接收检波光信号照射，并通过波长检测设备得到所述检测FBG的波长漂移量；并依据已知的波长漂移量与气体浓度的对应关系得到待检样品中待检成分的浓度。
【技术特征摘要】
1.一种基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置，其特征在于，包括：检测结构；所述检测结构包括：检测气体仓以及检测光纤布拉格光栅FBG；所述检测FBG与所述检测气体仓相连；其中，在执行气体检测时，所述检测气体仓内容纳待检样品，接收入射的检测光；所述检测FBG感应所述检测气体仓内的压强，产生轴向应变；在执行混合气体中待检成分浓度检测时，所述检测FBG接收检波光信号照射，并通过波长检测设备得到所述检测FBG的波长漂移量；并依据已知的波长漂移量与气体浓度的对应关系得到待检样品中待检成分的浓度。2.如权利要求1所述的基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置，其特征在于，所述检测气体仓包括：样品仓和检测光声池；在执行气体检测时，所述样品仓内容纳待检样品，所述检测光声池内容纳所述待检成分的纯气体；入射到所述样品仓内的所述检测光，进入到所述检测光声池中。3.如权利要求2所述的基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置，其特征在于，所述检测结构还包括：检测聚合物层；所述检测聚合物层与所述气体仓相连，所述检测FBG固定在所述检测聚合物层内；其中，在执行气体检测的情况下，当所述检测气体仓内产生压强变化时，所述检测聚合物层收缩，带动所述检测FBG产生轴向应变。4.如权利要求3所述的基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置，其特征在于，所述检测光声池包括：检测光声谐振腔和检测光声缓冲区；所述检测光声谐振腔与所述检测光声缓冲区连通；其中，在执行气体检测时，所述检测光声谐振腔与所述检测光声缓冲区内容纳所述待检成分的纯气体。5.如权利要求1所述的基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置，其特征在于，所述装置还包括：对照结构；所述对照结构包括：与所述检测气体仓对应的对照气体仓以及对照FBG；所述对照FBG与所述对照气体仓相连；在执行气体检测时，所述对照气体仓内容纳不吸收所述检测光的对照气体。6.如权利要求2所述的基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置，其特征在于，所述装置还包括：对照结构；所述对照结构包括：对照仓、对照光声池以及对照FBG；所述对照FBG与所述对照光声池相连；在执行气体检测时，所述对照气体仓内容纳不吸收所述检测光的对照气体；所述对照光声池内容纳所述待检成分的纯气体；所述检测光入射到所述对照仓内，进而入射到所述对照光声池中。7.如权利要求3所述的基于光纤布拉格光栅的光声光谱气体检测装置，其特征在于，所述装置还包括：对照结构；所述对照结构包括：对照仓...
【专利技术属性】
技术研发人员：司马朝坦，丁一航，杨威，杨旺，孙琪真，刘德明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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