【技术实现步骤摘要】
本技术涉及卷烟，具体涉及一种硫酰氟浓度传感器及具有其的硫酰氟浓度检测装置。
技术介绍
1、在卷烟原料的杀虫过程中对硫酰氟浓度进行监控，以及在卷烟原料杀虫后的入库作业的安全提示等多个环节，硫酰氟浓度的高精确度检测起到关键作用。高精度检测技术依赖于硫酰氟的吸收光谱通过定向的激光与硫酰氟的交互作用，测量激光在通过硫酰氟后的性质变化，从而确定待测硫酰氟的浓度。
2、现有的基于微纳光纤的硫酰氟检测装置，通过将待测硫酰氟填充到光纤中，再将泵浦光和探测光引入，实现了硫酰氟的高灵敏度、高精度检测。为了实现高灵敏度，这类方法需要光纤足够长，所需的光纤长度从几厘米到几米不等，以获得足够大的累积光热效应和全光相角调制，但是，这种长距离不仅会增加系统的响应时间，同时也会使得光热信号对光纤的适应性变差，在使用过程中需要伺服控制以保持整个系统的稳定性和光热干涉信号的工作点。
3、因此，现有的基于微纳光纤的硫酰氟检测装置响应时间长，适应性差。
技术实现思路
1、有鉴于此，本技术提供了一种硫酰氟浓度传感器及具有其的硫酰氟浓度检测装置，以解决现有技术中现有的基于微纳光纤的硫酰氟检测装置响应时间长，适应性差的问题。本技术硫酰氟浓度传感器通过第一端面的第一目标平面与反射霍尔元件的第二目标平面沿第二方向相对间隔设置以形成光纤法珀扫描干涉结构，且第一端面的第一目标平面与反射霍尔元件的第二目标平面沿第二方向之间的距离p满足0＜p≤500μm，不仅具有高光热效率，传感器体积小且结构简单，适用于小空间检测
2、第一方面，本技术提供了一种硫酰氟浓度传感器，包括：
3、入射光波导，其沿第一方向的两侧设置有第一端面；
4、反射霍尔元件，与入射光波导沿第二方向相对间隔设置以形成间隙，间隙内适于容置待测硫酰氟；反射霍尔元件沿第一方向的两侧设置有第二端面；
5、第一端面沿第二方向远离反射霍尔元件的一侧为第一目标平面，第二端面沿第二方向远离入射光波导的一侧为第二目标平面，第一目标平面与第二目标平面沿第二方向之间的距离为p，p满足0＜p≤500μm。
6、通过第一端面的第一目标平面与反射霍尔元件的第二目标平面沿第二方向相对间隔设置以形成光纤法珀扫描干涉结构，且第一端面的第一目标平面与反射霍尔元件的第二目标平面沿第二方向之间的距离p满足0＜p≤500μm，能够在小于1厘米的范围内进行硫酰氟浓度实时监测，其一，具有高光热效率，其有效光热长度不超过500μm，因此传感器体积小且结构简单，适用于小空间检测；其二，本技术硫酰氟浓度传感器响应时间短，对硫酰氟的检测响应迅速，可用于实时监测；其三，本技术硫酰氟浓度传感器能够检测到十亿分之一量级的硫酰氟浓度，实现了极低的硫酰氟浓度检测下限，并且具有高达10^5的动态范围，其检测线性度可以覆盖至100％的范围；其四，本技术硫酰氟浓度传感器还可利用光纤进行传输，适用于远程硫酰氟检测，并且能抵抗电磁干扰，适用于极端环境下的硫酰氟检测。
7、在一种可选的实施方式中，第一端面沿第二方向靠近反射霍尔元件的一侧为第三目标平面，第二端面沿第二方向靠近入射光波导的一侧为第四目标平面，第三目标平面与第四目标平面沿第二方向之间的距离为q，q满足100μm≤q≤200μm。
8、第三目标平面与第四目标平面沿第二方向之间的距离通过满足100μm≤q≤200μm，一方面，能够同时保持高的光热效率和光纤法珀扫描干涉结构的高对比度，从而提升了测量的准确性，另一方面，通过进一步将间隙沿第二方向的宽度范围精确地限制在此区间内，使得检测的精确度得以提升。
9、在一种可选的实施方式中，第一端面的反射率为α，α满足1％≤α≤100％；第二端面的反射率为β，β满足1％≤α≤100％。
10、第一端面的反射率α满足1％≤α≤100％，以使第一端面的反射率与第二端面的反射率相匹配，从而提升光纤法珀扫描干涉结构的对比度，进一步提高硫酰氟浓度传感器的检测精确度。
11、在一种可选的实施方式中，硫酰氟浓度传感器还包括电器套管，电器套管适于将反射霍尔元件与入射光波导相连接。
12、反射霍尔元件与入射光波导通过电器套管相连接，从而将入射光波导的第一端面与反射霍尔元件的第二端面更好地对齐，有利于提升光纤法珀扫描干涉结构的对比度，进一步提高硫酰氟浓度传感器的检测精确度。
13、在一种可选的实施方式中，电器套管设置于反射霍尔元件和/或入射光波导沿第一方向的至少其中一侧，电器套管沿第一方向靠近反射霍尔元件和/或入射光波导的一侧适于与第三目标平面和第四目标平面共同围合形成间隙；
14、电器套管上沿第一方向开设有气孔，气孔的一端与间隙相连通，另一端与外部连通，气孔适于将待测硫酰氟导入间隙内。
15、电器套管上开设有气孔，从而为待测硫酰氟进入间隙内提供通道。
16、在一种可选的实施方式中，入射光波导为可调谐单纵模光纤、微结构光纤或带隙引导型光学波导。
17、入射光波导可由单模光纤构成，一方面，单模光纤传输色散较低，有助于减小传输损耗，从而提高检测的精确度，另一方面，单模光纤获取方便且价格经济。
18、在一种可选的实施方式中，第一端面上覆盖有第一复合超材料层，第一复合超材料层适于调节入射光的光束准直度；第二端面上覆盖有第二复合超材料层，第二复合超材料层适于调节反射光的光束准直度。
19、通过在第一端面上设置第一复合超材料层，有助于调节射出光的光束准直度，从而增强光热效应并提高检测精确度，具体地，可通过第一复合超材料层将出射光调整为bessel光束，这也能增强光热效应并进一步提升检测的精确度；通过在第二端面上设置第二复合超材料层，从而调整反射光的光束准直度，提升光纤法珀扫描干涉结构的对比度，进一步提高硫酰氟浓度传感器的检测精确度。
20、第二方面，本技术还提供了一种硫酰氟浓度检测装置，包括：
21、如上述的硫酰氟浓度传感器；
22、泵浦光源，与入射光波导的输入端相连接，泵浦光源适于产生泵浦光并输入入射光波导内；
23、探测光源，与入射光波导的输入端相连接，探测光源适于产生探测光并输入入射光波导内；
24、光电探测器，适于接收由硫酰氟浓度传感器返回的探测光干涉信号；
25、信号检测模块，其输入端与光电探测器的输出端相连接，信号检测模块适于通过解调返回的探测光的相角信息，以获得待测硫酰氟的浓度。
26、当待测的硫酰氟填充至光纤法珀扫描干涉结构的间隙中时，首先控制探测光源向间隙发送探测光，并使其经过多次反射和透射后回到入射光波导内以获得探测光的原始相角信息；接着，通过扫描泵浦光的波长，让它经过待测硫酰氟的吸收线，从而产生光热效应和全光相角调制，进而得到探测光的相角信息，其中，可通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硫酰氟浓度传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的硫酰氟浓度传感器，其特征在于，所述第一端面(11)沿第二方向靠近所述反射霍尔元件(20)的一侧为第三目标平面(112)，所述第二端面(21)沿第二方向靠近所述入射光波导(10)的一侧为第四目标平面(212)，所述第三目标平面(112)与所述第四目标平面(212)沿第二方向之间的距离为Q，Q满足100μm≤Q≤200μm。
3.根据权利要求1所述的硫酰氟浓度传感器，其特征在于，所述第一端面(11)的反射率为α，α满足1％≤α≤100％；所述第二端面(21)的反射率为β，β满足1％≤α≤100％。
4.根据权利要求2所述的硫酰氟浓度传感器，其特征在于，所述硫酰氟浓度传感器还包括电器套管(30)，所述电器套管(30)适于将所述反射霍尔元件(20)与所述入射光波导(10)相连接。
5.根据权利要求4所述的硫酰氟浓度传感器，其特征在于，所述电器套管(30)设置于所述反射霍尔元件(20)和/或所述入射光波导(10)沿第一方向的至少其中一侧，所述电器套管(30)沿第一方向靠近所
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的硫酰氟浓度传感器，其特征在于，所述入射光波导(10)为可调谐单纵模光纤、微结构光纤或带隙引导型光学波导。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的硫酰氟浓度传感器，其特征在于，所述第一端面(11)上覆盖有第一复合超材料层，所述第一复合超材料层适于调节入射光的光束准直度；所述第二端面(21)上覆盖有第二复合超材料层，所述第二复合超材料层适于调节反射光的光束准直度。
8.一种硫酰氟浓度检测装置，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的硫酰氟浓度检测装置，其特征在于，所述硫酰氟浓度检测装置还包括WDM模块(45)，所述WDM模块(45)与所述入射光波导(10)的输入端相连接，所述WDM模块(45)适于将泵浦光和探测光合束。
10.根据权利要求9所述的硫酰氟浓度检测装置，其特征在于，所述泵浦光源(41)包括泵浦光发射模块、光学功率放大器和信号调制控制模块，其中，所述光学功率放大器的输出端与所述WDM模块(45)相连接，所述光学功率放大器的输入端与所述泵浦光发射模块的输出端相连接，所述信号调制控制模块的输出端连接到泵浦光发射激光装置的调制输入端，所述信号调制控制模块适于将泵浦光信号转换为无线传输信号。
...【技术特征摘要】
1.一种硫酰氟浓度传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的硫酰氟浓度传感器，其特征在于，所述第一端面(11)沿第二方向靠近所述反射霍尔元件(20)的一侧为第三目标平面(112)，所述第二端面(21)沿第二方向靠近所述入射光波导(10)的一侧为第四目标平面(212)，所述第三目标平面(112)与所述第四目标平面(212)沿第二方向之间的距离为q，q满足100μm≤q≤200μm。
3.根据权利要求1所述的硫酰氟浓度传感器，其特征在于，所述第一端面(11)的反射率为α，α满足1％≤α≤100％；所述第二端面(21)的反射率为β，β满足1％≤α≤100％。
4.根据权利要求2所述的硫酰氟浓度传感器，其特征在于，所述硫酰氟浓度传感器还包括电器套管(30)，所述电器套管(30)适于将所述反射霍尔元件(20)与所述入射光波导(10)相连接。
5.根据权利要求4所述的硫酰氟浓度传感器，其特征在于，所述电器套管(30)设置于所述反射霍尔元件(20)和/或所述入射光波导(10)沿第一方向的至少其中一侧，所述电器套管(30)沿第一方向靠近所述反射霍尔元件(20)和/或所述入射光波导(10)的一侧适于与所述第三目标平面(112)和所述第四目标平面(212)共同围合形成所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢冰悦，韦建玉，王敏，耿富卿，宋文林，
申请(专利权)人：广西中烟工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：
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