一种基于调频连续波的分布式气体传感装置和方法制造方法及图纸

一种基于调频连续波的分布式气体传感装置和方法,涉及气体浓度分布式测量技术，为了解决现有气体传感方法仅适用于单点检测，且取样多、实时性差的问题。可调谐光源输出的激光分别入射至辅助干涉仪和主干涉仪；辅助干涉仪，用于产生时钟信号，并发送给数据采集卡的时钟端；主干涉仪的光路中包括参考光和测试光，测试光依次进入级联的多个分布式气体装置，分布式气体装置内装有待测气体，测试光经多级反射及气体的吸收后反射光与参考光发生拍频相干；数据采集卡，用于对主干涉仪产生的拍频相干信号进行采集，并发送给计算模块；计算模块，用于根据拍频相干信号计算气体浓度。本发明专利技术适用于测量气体浓度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于调频连续波的分布式气体传感装置和方法
本专利技术涉及气体浓度分布式测量技术。
技术介绍
大气环境的监测对于自然社会人类生存发展有着密切的联系。全球经济社会日益发展，科技迅猛进步，随之带来的环境问题也慢慢突显出来，温室效应、臭氧层破坏、酸化雨、光化学烟雾等，亟待开发和利用合理的科学手段对大气环境进行监测，防止危及社会与人民日常生活。地下综合管廊监测、隧道气体泄露监控、大气污染物排放管理、油气运输设施安全等场合都与气体监测息息相关。对于环境复杂、空气流动性差的密闭场合，不明来源的气体泄露对于维护工作人员的人身安全将构成威胁，除此以外，可燃性、易燃易爆性气体的实时监测更关乎到生命与财产的安全。现有的气体传感方法主要以化学分析为主，包括质谱法，电化学分析方法，仅适用于单点检测，且取样多、实时性差。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有气体传感方法仅适用于单点检测，且取样多、实时性差的问题，从而提供一种基于调频连续波的分布式气体传感装置和方法。本专利技术所述的一种基于调频连续波的分布式气体传感装置，包括可调谐光源1、辅助干涉仪、主干涉仪、数据采集卡10和计算模块11；可调谐光源1输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于调频连续波的分布式气体传感装置，其特征在于，包括可调谐光源(1)、辅助干涉仪、主干涉仪、数据采集卡(10)和计算模块(11)；可调谐光源(1)输出的激光分别入射至辅助干涉仪和主干涉仪；辅助干涉仪，用于产生时钟信号，并发送给数据采集卡(10)的时钟端；主干涉仪的光路中包括参考光和测试光，测试光依次进入级联的多个分布式气体装置(8)，分布式气体装置(8)内装有待测气体，测试光经多级反射及气体的吸收后反射光与参考光发生拍频相干；数据采集卡(10)，用于对主干涉仪产生的拍频相干信号进行采集，并发送给计算模块(11)；计算模块(11)，用于根据拍频相干信号计算气体浓度。

【技术特征摘要】
1.一种基于调频连续波的分布式气体传感装置，其特征在于，包括可调谐光源(1)、辅助干涉仪、主干涉仪、数据采集卡(10)和计算模块(11)；可调谐光源(1)输出的激光分别入射至辅助干涉仪和主干涉仪；辅助干涉仪，用于产生时钟信号，并发送给数据采集卡(10)的时钟端；主干涉仪的光路中包括参考光和测试光，测试光依次进入级联的多个分布式气体装置(8)，分布式气体装置(8)内装有待测气体，测试光经多级反射及气体的吸收后反射光与参考光发生拍频相干；数据采集卡(10)，用于对主干涉仪产生的拍频相干信号进行采集，并发送给计算模块(11)；计算模块(11)，用于根据拍频相干信号计算气体浓度。2.根据权利要求1所述的一种基于调频连续波的分布式气体传感装置，其特征在于，可调谐光源(1)输出的激光经第一时延光纤(3-1)后由第一耦合器(2-1)分成两路光，一路光入射至辅助干涉仪，另一路光入射至主干涉仪；辅助干涉仪包括第四耦合器(2-4)、第一法拉第旋转镜(6-1)、第二法拉第旋转镜(6-2)和第二时延光纤(3-2)；第一耦合器(2-1)输出的一路光经第四耦合器(2-4)分成两路，一路光经第一法拉第旋转镜(6-1)反射后耦合进入第四耦合器(2-4)，另一路光经第二时延光纤(3-2)后入射至第二法拉第旋转镜(6-2)，再经第二法拉第旋转镜(6-2)反射后耦合进入第四耦合器(2-4)，第四耦合器(2-4)输出拍频相干信号，然后经TTL时钟发生器(7)产生方波信号，该方波信号即为时钟信号。3.根据权利要求2所述的一种基于调频连续波的分布式气体传感装置，其特征在于，主干涉仪包括第二耦合器(2-2)、第三耦合器(2-3)、偏振控制器(4)、光纤环形器(5)、多个分布式气体装置(8)和平衡探测器(9)；第一耦合器(2-1)输出的另一路光经第二耦合器(2-2)分成两路光，一路光作为参考光经偏振控制器(4)后入射至第三耦合器(2-3)的一个输入端口，另一路光作为测试光由光纤环形器(5)的1端口进入，由光纤环形器(5)的2端口出射至级联的多个分布式气体装置(8)，在分布式气体装置(8)内经多级反射以及气体的吸收后反射光重新进入光纤环行器(5)的2端口并从3端口耦合进入第三耦合器(2-3)的另一个输入端口，参考光与测试光发生拍频相干并由第三耦合器(2-3)的2个输出端输出至平衡探测器(9)，平衡探测器(9)的输出端连接数据采集卡(10)的采集信号输入端。4.根据权利要求1所述的一种基于调频连续波的分布式气体传感装置，其特征在于，分布式气体装置(8)包括机械钢体气体容器(8-1)、第一光纤准直器(8-2)、第二光纤准直器(8-3)、进气口阀门(8-4)和出气口阀门(8-5)；机械钢体气体容器(8-1)的两端分别设有第一光纤准直器(8-2)和第二光纤准直器(8-3)，靠近机械钢体气体容器(8-1)的两端分别设有进气口阀门(8-4)和出气口阀门(8-5)。5.根据权利要求1所述的一种基于调频连续波的分布式气体传感装置，其特征在于，分布式气体装置(8)包括空心光子晶体光纤和2个三通气阀；2个三通气阀中各有1个口分别用于进气和出气；空心光子晶体光纤的两端各通过1个三通气阀的另两个口与光路中的光纤耦合。6.根据权利要求1所述的一种基于调频连续波的分布式气体传感装置，其特征在于，计算模块(11)根据拍...

【专利技术属性】
技术研发人员：董永康，娄秀涛，陈晨，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23