【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统及方法
[0001]本专利技术涉及光纤声波传感与光声光谱
，更具体涉及一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统及方法。
技术介绍
[0002]光声光谱技术已成为检测痕量气体领域中的一种有效手段，光声光谱技术具有灵敏度高，无背景检测，响应速度快，不受电磁干扰等优点。其主要原理是基于气体分子的选择性吸收与朗伯
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比尔定律，气体的光声效应主要可以由三个步骤解释：1.气体分子吸收特定波长的激发光，由基态跃迁到激发态；2.激发态的分子无辐射跃迁回到基态，释放热量，导致周围气体膨胀；3.当激发光以周期信号调制时，气体也呈周期型的热胀冷缩形成声波，被麦克风探测到，被探测到的光声信号和气体浓度呈正比。因此提高麦克风的灵敏度是提高光声光谱气体检测系统灵敏度的有效手段。光纤声波传感是一种新的声波检测技术，其基本原理是利用光作为探测信号，通过声波敏感膜片感应外界温度、应变、压力等物理量的变化，并反应成光学参量的变化，实现对外界物理量的检测。这种方式具有抗电磁干扰，可远距离测量，分布式...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统，其特征在于，包括多组不同波段的激发光源装置、一组探测光源装置、光纤阵列(15)以及多组光纤光声传感探头，所述激光光源装置发射激光光源，所述探测光源装置发射光声激发光源，每组光纤光声传感探头置于不同的监测区域，每组光纤光声传感探头的一端通过光纤阵列(15)分别与各激发光源装置连接，每组光纤光声传感探头的另一端通过光纤阵列(15)分别与探测光源装置连接；所述多组不同波段的激发光源装置中的一组包括激光光源(5)和准直透镜(17)，所述激光光源(5)发射特定波长的激光光束，经过准直透镜(17)将光束汇聚并分束耦合到光纤阵列(15)的各输入端中，光纤阵列(15)的各输出端分别一一对应的与各组光纤光声传感探头的一端连接。2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统，其特征在于，所述多组不同波段的激发光源装置中的另一组包括激光驱动电路(16)、第一半导体激光器(1)、掺铒光纤放大器(4)及第一光开关(6)，所述激光驱动电路(16)驱动第一半导体激光器(1)使其发出特定波长的激光进入掺铒光纤放大器(4)，掺铒光纤放大器(4)对光功率进行放大，放大后的激光进入第一光开关(6)，第一光开关(6)的各输出通道分别一一对应的与光纤阵列(15)的输入端口连接，光纤阵列(15)的各输出端分别一一对应的与各组光纤光声传感探头的一端连接。3.根据权利要求2所述的一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统，其特征在于，所述多组不同波段的激发光源装置中的另一组还包括第二半导体激光器(2)和第二光开关(3)，所述激光驱动电路(16)驱动第一半导体激光器(1)和第二半导体激光器(2)使其发出特定波长的激光，经光纤分别传输到第二光开关(3)，第二光开关(3)控制两个光路的打开和截止，使其中一束激光进入掺铒光纤放大器(4)。4.根据权利要求1所述的一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统，其特征在于，所述探测光源装置包括光纤宽谱光源(7)、光纤环形器(8)、第三光开关(9)、光谱仪(10)及工控机(11)，所述光纤宽谱光源(7)发射的宽带光经光纤环形器(8)入射到第三光开关(9)，第三光开关(9)的各输出通道分别一一对应的与每组光纤光声传感探头的另一端连接，每组光纤光声传感探头内产生的干涉光谱再从光纤阵列(15)返回到第三光开关(9)经光纤环形器(8)输出到光谱仪(10)，工控机(11)采集光谱仪(10)探测到的光谱并进行信号处理和显示。5.根据权利要求4所述的一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统，其特征在于，所述光纤宽谱光源(10)是近红外超辐射发光二极管SLED或者放大自发辐射ASE光源。6.根据权利要求4所述的一种基于光纤光声传感的分布式在线监测系统，其特征在于，所述信号处理和显示包括：采用高速光谱解调法对光谱进行解调获得干涉腔的动态腔长，通过测量干涉腔的腔长变化获取光声信号的幅度，根据光声信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：马凤翔，陈珂，邱欣杰，李辰溪，赵新瑜，赵跃，柯艳国，朱峰，杭忱，袁小芳，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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