基于光纤倏逝波的分布式气体检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光纤倏逝波的分布式气体检测装置及方法，激光器通过光纤分束器与气体传感单元连接，气体传感单元通过单模光纤与功率计连接；信号放大器与锁相放大器通过信号连接；石英音叉平行对称设置于锥形光纤中心段的两侧。激光器输出的激光束经光纤分束器分束后，分别传输至气体传感单元中的锥形光纤处，产生倏逝波场；声波信号随后分别经加法器和信号放大器进行信号叠加与滤波放大；滤波放大后的信号输入到锁相放大器，从而解调得到二次谐波信号，根据波长调制原理反演获得气体的浓度。本发明专利技术设置多个传感单元可完成分布式测量工作，同时利用两个音叉可以极大地提高声波信号，从而提高气体探测灵敏度。

Distributed gas detection device and method based on optical fiber evanescent wave

The invention discloses a distributed gas detection device and method based on optical fiber evanescent wave. Laser is connected with gas sensing unit through optical fiber splitter, gas sensing unit is connected with power meter through single-mode optical fiber, signal amplifier and phase-locked amplifier are connected by signal, quartz tuning fork is parallel symmetrically arranged in cone shape. Two sides of the center of the optical fiber. Laser beams output by the laser beam splitter are separately transmitted to the tapered optical fibers in the gas sensing unit to generate evanescent wave field; acoustic signals are then superimposed and filtered by adder and signal amplifier respectively; filtered and amplified signals are input to the phase-locked amplifier, and then demodulated to two. The second harmonic signal is retrieved according to the wavelength modulation principle to obtain the gas concentration. A plurality of sensing units are arranged in the invention to complete distributed measurement work, and two tuning forks can greatly improve the acoustic signal, thereby improving the gas detection sensitivity.

【技术实现步骤摘要】
基于光纤倏逝波的分布式气体检测装置及方法
本专利技术属于激光传感器领域，涉及一种基于光纤倏逝波的分布式气体检测装置及方法。
技术介绍
光纤倏逝场传感器早在上世纪80年代就已经提出，发展到现在也早已应用在了痕量气体探测上，而痕量气体探测在工业、农业以及环境监测方面都发挥着十分重要的作用。常见的痕量气体探测技术，如直接吸收光谱技术、差分吸收光谱技术、高精细度谐振腔吸收光谱技术等，这些方法虽然已经十分成熟，却常常局限于定点测量，难以达到分布式测量。石英音叉增强型光声光谱技术具有高的探测灵敏度以及对噪声免疫的独特优点，所以十分适合痕量气体探测。光纤分束器可将激光束多路等分输出，利用光纤倏逝场结合石英音叉可以高灵敏探测气体浓度信息，每一路可分别构成空间多点的气体测量，多路光束就能得到空间分布式气体探测，每个传感单元利用两个石英音叉对声波信号进行接收，可以极大地提高声波信号，从而提高气体探测灵敏度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高灵敏分布式气体检测装置及测量方法，将光纤倏逝波场与石英音叉增强型光声光谱技术结合起来，充分利用光纤分束器。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：基于光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于光纤倏逝波的分布式气体检测装置，包括激光器、气体传感单元、功率计和锁相放大器，其特征在于，激光器通过光纤分束器与气体传感单元连接，气体传感单元通过单模光纤与功率计连接；所述气体传感单元包括依次连接的检测单元、加法器和信号放大器，信号放大器与锁相放大器通过信号连接；所述检测单元包括锥形光纤和石英音叉，石英音叉平行对称设置于锥形光纤中心段的两侧。

【技术特征摘要】
1.基于光纤倏逝波的分布式气体检测装置，包括激光器、气体传感单元、功率计和锁相放大器，其特征在于，激光器通过光纤分束器与气体传感单元连接，气体传感单元通过单模光纤与功率计连接；所述气体传感单元包括依次连接的检测单元、加法器和信号放大器，信号放大器与锁相放大器通过信号连接；所述检测单元包括锥形光纤和石英音叉，石英音叉平行对称设置于锥形光纤中心段的两侧。2.根据权利要求1所述的基于光纤倏逝波的分布式气体检测装置，其特征在于，所述光纤分束器的分束比相同，且分束数N>1。3.根据权利要求1所述的基于光纤倏逝波的分布式气体检测装置，其特征在于，所述锥形光纤是由单模光纤拉制而成，腰宽小于5μm，锥长3~10mm。4.根据权利要求1所述的基于光纤倏逝波的分布式气体检测装置，其特征在于，所述功率计的响应波长为800~1700nm。5.一种采用权利要求1所述的基于光纤倏逝波的分布式气体检测装置的测量方法，其特征在于，其操作步骤如下：1）激光器输出的激光束经光纤分束器分束后，分别传...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴涛，张怀林，胡蓉菁，何兴道，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西,36