【技术实现步骤摘要】
一种基于光学相干吸收光谱技术的高空间分辨率分布式气体检测系统及其工作方法
本专利技术涉及一种基于光学相干吸收光谱技术的高空间分辨率分布式气体检测系统及其工作方法，属于光纤气体检测
技术介绍
高灵敏度、高精度的痕量气体检测系统在环境监测、安全生产和工业过程监控等诸多领域有着广泛应用。目前，常用的气体检测方法主要有催化燃烧法、热导率法、电化学法、半导体气敏材料法和红外光谱法等，其中红外光谱法因其高灵敏度、高选择性、不易中毒、长期稳定性高等特点受到广泛关注，而可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)作为红外光谱法的一种，被普遍应用到痕量气体分析领域，再配合光纤传输光路，实现实时监控、快速响应和高灵敏度的同时又具有抗电磁干扰、耐腐蚀、信号传输速度快等有点，并且无需消耗待测样品。国内外诸多研究团队围绕TDLAS气体传感器做了大量工作，并不断有相关商业产品推出，但是大部分只针对单点测量。然而在实际工程应用中，除了对固定点位的测量需求之外，在天然气管道、煤矿井下坑道等场景下，需要对沿线进行分布式气体检测。近年来，光纤分布式...
【技术保护点】
1.一种基于光学相干吸收光谱技术的高空间分辨率分布式气体检测系统，其特征在于，包括扫频光源、2:2光纤耦合器、偏振控制器、光纤反射镜、特种光纤、1:2光纤耦合器、差分光电探测器、数据采集卡和计算机；/n所述扫频光源的光输出端与所述2:2光纤耦合器的输入端相连接，所述2:2光纤耦合器的输出端分别与偏振控制器的输入端和特种光纤的输入端相连接；所述偏振控制器的输出端与光纤反射镜相连接，所述特种光纤上设置有若干个气体微流道；/n所述2:2光纤耦合器与1:2光纤耦合器的输入端连接，1:2光纤耦合器的两个输出端分别连接差分光电探测器的两个输入端，差分光电探测器的输出端与数据采集卡的模拟...
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于光学相干吸收光谱技术的高空间分辨率分布式气体检测系统，其特征在于，包括扫频光源、2:2光纤耦合器、偏振控制器、光纤反射镜、特种光纤、1:2光纤耦合器、差分光电探测器、数据采集卡和计算机；
所述扫频光源的光输出端与所述2:2光纤耦合器的输入端相连接，所述2:2光纤耦合器的输出端分别与偏振控制器的输入端和特种光纤的输入端相连接；所述偏振控制器的输出端与光纤反射镜相连接，所述特种光纤上设置有若干个气体微流道；
所述2:2光纤耦合器与1:2光纤耦合器的输入端连接，1:2光纤耦合器的两个输出端分别连接差分光电探测器的两个输入端，差分光电探测器的输出端与数据采集卡的模拟输入端相连接，数据采集卡的模拟输出端与扫频光源的扫频信号输入端连接，所述数据采集卡的数字信号端口通过数据线连接所述计算机实现交互通信；
所述计算机控制数据采集卡输出扫描信号控制扫频光源工作在波长扫描模式下，扫频光源输出的光经过2:2光纤耦合器分光后，一部分光输入到参考光路作为参考光，在参考光路中偏振控制器用来调节参考光的偏振态进而调节干涉信号，与另一路信号光的偏振态保持一致，从而获得最强的干涉信号；光纤反射镜将参考光反射回2:2光纤耦合器；另一部分光作为信号光进入特种光纤中，特种光纤上设置的若干个气体微流道，使得待测气体进入到特种光纤的空气纤芯与信号光发生作用，信号光的光强在待测气体的特征吸收谱线范围内发生衰减，信号光经光纤散射、气体微流道创面的作用反射形成的后向反射光返回2:2光纤耦合器，之后，参考光和信号光在所述2：2光纤耦合器内发生干涉，干涉光信号传输到1:2光纤耦合器，经过1:2光纤耦合器分光后，之后被差分光电探测器探测，差分光电探测器探测的干涉光信号是经过数据采集卡传输到计算机中，在计算机中进行傅里叶变换，得到特种光纤内每一段的待测气体浓度，达到高空间分辨率分布式检测的目的。
2.根据权利要求1所述的一种基于光学相干吸收光谱技术的高空间分辨率分布式气体检测系统，其特征在于，所述气体微流道由特种光纤的表面贯穿到空气纤芯。
3.根据权利要求1所述的一种基于光学相干吸收光谱技术的高空间分辨率分布式气体检测系统，其特征在于，所述特种光纤为空气芯光子晶体光纤或空气芯光子带隙光纤。
4.根据权利要求1所述的一种基于光学相干吸收光谱技术的高空间分辨率分布式气体检测系统，其特征在于，所述2:2光纤耦合器的分光比为50:50；所述1:2光纤耦合器的分光比为50:50。
技术研发人员：王福鹏，卢继涛，薛庆生，李畅，栾晓宁，康颖，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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