本实用新型专利技术提供一种基于倏逝场的气体检测装置，包括激光器、气体传感单元、滤波放大器、锁相放大器，所述气体传感单元包括光波导、将所述光波导输出的光转换为电信号的光电探测器；所述光波导包括传感区、设于所述传感区的谐振腔，所述谐振腔的谐振波长与目标气体的吸收波长一致；满足谐振要求的光进入所述谐振腔内后，被局限于所述谐振腔内，经过多次循环反射，在光未被辐射出谐振腔前，由于谐振腔的谐振干涉作用能够增大在所述谐振腔内的光的强度以及吸收光程，提高目标气体浓度检测的精度和灵敏度。
【技术实现步骤摘要】
基于倏逝场的气体检测装置
本技术涉及光纤气体传感领域，尤其涉及一种能够提高目标气体浓度检测精度与灵敏度的基于倏逝场的气体检测装置。
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于痕量气体探测上，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。光纤传感器由于其多方面的优点，例如结构比较紧凑、易于集成光纤网络、抗电磁干扰性能好、成本低等，日益受到关注。现有的基于光纤传感器的气体检测装置中，都不能通过有效的增加光纤对目标气体作用的光的强度和吸收光程等增加吸收效果以提高目标气体浓度检测精度。有鉴于此，有必要提供一种改进的基于倏逝场的气体检测装置以解决上述问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够提高目标气体浓度检测精度与灵敏度的基于倏逝场的气体检测装置。为实现上述技术目的，本技术采用如下技术方案：一种基于倏逝场的气体检测装置，包括激光器、气体传感单元、滤波放大器、锁相放大器，所述气体传感单元包括光波导、将所述光波导输出的光转换为电信号的光电探测器；其特征在于：所述光波导包括传感区、设于所述传感区的谐振腔，所述谐振腔的谐振波长与目标气体的吸收波长一致。作为本技术进一步改进的技术方案，所述光波导为光纤，所述传感区为设于所述光纤上的拉锥区。作为本技术进一步改进的技术方案，所述谐振腔为由至少部分所述拉锥区形成的环形结。作为本技术进一步改进的技术方案，所述拉锥区具有涂覆于光纤表面以将所述光纤内部的光转移至外部的吸收材料。作为本技术进一步改进的技术方案，所述气体传感单元还包括光波导支架，所述光波导支架包括一对相对且间隔设置的半圆柱筒、连接一对所述半圆柱筒的连接板，所述连接板的宽度小于所述半圆柱筒的宽度；所述光波导呈螺旋状缠绕于一对所述半圆柱筒上。作为本技术进一步改进的技术方案，所述光波导为光纤，所述传感区为设于所述光纤上的拉锥区；每一圈所述光纤上均设有所述拉锥区，且所述拉锥区与所述光波导支架之间具有间隙。作为本技术进一步改进的技术方案，所述光波导为条形光波导，所述谐振腔由光刻或图案化形成。作为本技术进一步改进的技术方案，所述激光器为调谐调制激光器。作为本技术进一步改进的技术方案，所述基于倏逝场的气体检测装置还包括用以封装所述气体传感单元的封闭管。作为本技术进一步改进的技术方案，所述基于倏逝场的气体检测装置还包括位于所述激光器与所述气体传感单元之间的增益光纤。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术中的基于倏逝场的气体检测装置通过在传感区上设置谐振波长与目标气体的吸收波长一致的谐振腔，满足谐振要求的光进入所述谐振腔内后，被局限于所述谐振腔内，经过多次循环反射，在光未被辐射出谐振腔前，由于谐振腔的谐振干涉作用能够增大在所述谐振腔内的光的强度以及吸收光程。在光传输至传感区通过倏逝场与目标气体相互作用，同时谐振腔的谐振波长与目标气体的吸收波长一致时，能够有效增强与目标气体相互作用的光强以及吸收光程，提高目标气体浓度检测的精度和灵敏度。附图说明图1是本技术中的基于倏逝场的气体检测装置的结构示意图。图2是本技术第一实施方式中的光波导支架的结构示意图。图3是本技术第一实施方式中的光纤的结构示意图。具体实施方式以下将结合附图所示的各实施方式对本技术进行详细描述，请参照图1至图3所示，为本技术的较佳实施方式。但应当说明的是，这些实施方式并非对本技术的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本技术的保护范围之内。请参图1所示，本技术提供一种基于倏逝场的气体检测装置100，包括激光器1、气体传感单元2、滤波放大器3、锁相放大器4，所述激光器1发出的光先经所述气体传感单元2，通过所述气体传感单元2与目标气体相互作用并将与目标气体相互作用后的光转换为电信号，然后电信号经所述滤波放大器3滤波放大后，再输入至所述锁相放大器4，解调得到二次谐波信号，由外部计算单元如计算机等利用气体吸收光谱原理，反演获得目标气体的浓度，即，外部计算单元利用获得的二次谐波信号的幅值与目标气体浓度的关系来反演获得目标气体的浓度。具体地，所述激光器1通过单模光纤与气体传感单元2相连接，所述气体传感单元2通过BNC线与所述滤波放大器3相连接，所述滤波放大器3与所述锁相放大器4之间通过信号相连接，以使经所述滤波放大器3滤波放大后的电信号能够输入至所述锁相放大器4中。于一具体实施方式中，所述激光器1为调谐调制激光器，从而经所述激光器1发出的光的波长调谐为与目标气体的吸收波长对应的波长，且对所述激光器1发出的光进行强度调制；当然，并不以此为限，于其他实施方式中，也可以另外设置与所述激光器1配合使用的调谐调制单元，以调谐所述激光器1发出的光的波长并调制所述激光器1发出的光的强度。可以理解的是，上述的所述激光器1发出的光的波长调谐为与目标气体的吸收波长对应的波长具体是指，所述激光器1发出的光的波长范围覆盖于目标气体的吸收波长且位于目标气体的吸收波长附近较窄的范围内，以提高所述基于倏逝场的气体检测装置100对目标气体浓度的检测精度。可以理解的是，本技术中可以通过改变激光器1发出的光的波长来达到检测不同种类的目标气体的目的。进一步地，请参图2-图3所示，所述气体传感单元2包括供光传播的光波导21、将所述光波导21输出的光转换为电信号的光电探测器，所述光波导21包括与目标气体相互作用的传感区211、设于所述传感区211的谐振腔212，所述谐振腔212的谐振波长与目标气体的吸收波长一致。所述光电探测器为本领域现有的，于此，不再赘述。光传输至传感区211后，在所述传感区211与目标气体的分界处产生与目标气体相互作用的倏逝场。满足谐振要求的光进入所述谐振腔212内后，被局限于所述谐振腔212内，经过多次循环反射，在光未被辐射出谐振腔212前，由于谐振腔212的谐振干涉作用能够增大在所述谐振腔内的光的强度以及吸收光程。在光传输至传感区211通过倏逝场与目标气体相互作用，同时谐振腔212的谐振波长与目标气体的吸收波长一致时，能够有效增强与目标气体相互作用的光强以及吸收光程，提高目标气体浓度检测的精度和灵敏度。请参图2-图3所示，于本技术第一实施方式中，所述光波导21为光纤，所述传感区211为设于所述光纤上的拉锥区211。具体地，所述光纤为单模光纤，所述拉锥区由所述单模光纤熔融拉锥形成。进一步地，所述拉锥区211的长度为5-15cm，所述拉锥区211的直径为2-20um。在所述光波导21为光纤的实施方式中，所述谐振腔212为由至少部分所述拉锥区211形成的环形结。具体地，可以通过手动或者光纤探针缠绕以将部分所述拉锥区211打结形成所述环形本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于倏逝场的气体检测装置，包括激光器、气体传感单元、滤波放大器、锁相放大器，所述气体传感单元包括光波导、将所述光波导输出的光转换为电信号的光电探测器；其特征在于：所述光波导包括传感区、设于所述传感区的谐振腔，所述谐振腔的谐振波长与目标气体的吸收波长一致。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于倏逝场的气体检测装置，包括激光器、气体传感单元、滤波放大器、锁相放大器，所述气体传感单元包括光波导、将所述光波导输出的光转换为电信号的光电探测器；其特征在于：所述光波导包括传感区、设于所述传感区的谐振腔，所述谐振腔的谐振波长与目标气体的吸收波长一致。
2.如权利要求1所述的基于倏逝场的气体检测装置，其特征在于：所述光波导为光纤，所述传感区为设于所述光纤上的拉锥区。
3.如权利要求2所述的基于倏逝场的气体检测装置，其特征在于：所述谐振腔为由至少部分所述拉锥区形成的环形结。
4.如权利要求2所述的基于倏逝场的气体检测装置，其特征在于：所述拉锥区具有涂覆于光纤表面以将所述光纤内部的光转移至外部的吸收材料。
5.如权利要求1所述的基于倏逝场的气体检测装置，其特征在于：所述气体传感单元还包括光波导支架，所述光波导支架包括一对相对且间隔设置的半圆柱筒、连接一对所述半圆柱筒的连接板，所述连接板的宽...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾祥龙，刘洪刚，郭安波，俞骁，
申请(专利权)人：苏州诺联芯电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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