【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体传感器领域，特别涉及一种基于空芯光纤和f-p腔的气体检测装置。
技术介绍
1、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—比尔定律，气体信号的产生机理可分为如下四个主要步骤：1.气体的吸收谱线与被调制的激光光源波长重叠时，待测气体分子会因为吸收激光能量由低能态跃迁至高能态；2.处于高能态的分子不稳定，将经历一个有高能态向低能态过渡的驰豫过程，使得分子吸收的能量几乎都以热能的形式释放出来；3.气体分子在封闭体积内的膨胀和收缩的频率取决于激光的调制频率，从而引起压力变化产生特定频率声波；4.特定频率声波最终被麦克风探测到，由于其信号强度和气体浓度成正比，使得通过声波强度信息可以反解气体浓度信息。
2、对于传统的光声光谱气体传感器，由于声波产生于密闭的光声池中，而传统的光声池要与激励光源和声波传感器达到谐振，从而导致整体的光声光谱气体传感器的体积较大，很难达到高灵敏度检测。因此如何提高检测声压的灵敏度，以提高光声光谱气体检测装置灵敏度，是现阶段需要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于空芯光纤和f-p腔的气体检测装置，可实现痕量气体的高灵敏度检测，在光声光谱领域应用拥有巨大前景。
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种基于空芯光纤和f-p腔的气体检测装置，包括中
4、作为优选，所述气体传感器包括空芯光纤、实芯光纤、石墨烯薄膜、单模光纤和陶瓷套管，所述实芯光纤和空芯光纤相连接，所述陶瓷套管位于空芯光纤远离实芯光纤的一端，且陶瓷套管与空芯光纤之间有间距，所述石墨烯薄膜通过uv胶粘接固定在陶瓷套管靠近空芯光纤一端的端部，所述单模光纤插接在陶瓷套管远离空芯光纤的一端。
5、作为优选，所述气体传感器还包括两段毛细玻璃管，两段所述毛细玻璃管分别为毛细玻璃管一和毛细玻璃管二，所述毛细玻璃管一套接在实芯光纤和空芯光纤的连接处，所述毛细玻璃管二套接在空芯光纤和陶瓷套管上。
6、作为优选，所述单模光纤的端部与石墨烯薄膜之间的反射表面形成f-p腔，所述空芯光纤的空心内腔和石墨烯薄膜之间形成光声腔体，所述光声腔体的周侧被毛细玻璃管二包围，所述毛细玻璃管二上通过飞秒激光加工有一个微孔，所述微孔用于待测气体进入光声腔体内与红外光发生吸收反应。
7、作为优选，所述红外光源为中红外宽谱光源。
8、本专利技术的有益效果为：本专利技术为了实现痕量气体的高灵敏度检测，充分利用光的吸收过程中产生的热效应引起的气体压强变化，进而探测气体压强变化导致的石墨烯薄膜振动，通过f-p腔作为传感单元来测量石墨烯薄膜的振动幅度，进一步推出气体浓度。
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1.一种基于空芯光纤和F-P腔的气体检测装置，包括红外光源、滤光片、气体传感器、环形器、激光器、探测器和DAQ数据采集系统，其特征在于，所述滤光片位于红外光源与气体传感器的输入端之间，所述气体传感器内设有F-P腔，所述气体传感器的输出端与环形器的其中一个输入端连接，所述激光器与环形器的另一个输入端连接，所述环形器的输出端与探测器连接，所述探测器的输出端与DAQ数据采集系统连接，所述DAQ数据采集系统发出调制信号，并对红外光源进行信号调制。
2.根据权利要求1所述的一种基于空芯光纤和F-P腔的气体检测装置，其特征在于，所述气体传感器包括空芯光纤、实芯光纤、石墨烯薄膜、单模光纤和陶瓷套管，所述实芯光纤和空芯光纤相连接，所述陶瓷套管位于空芯光纤远离实芯光纤的一端，且陶瓷套管与空芯光纤之间有间距，所述石墨烯薄膜通过UV胶粘接固定在陶瓷套管靠近空芯光纤一端的端部，所述单模光纤插接在陶瓷套管远离空芯光纤的一端。
3.根据权利要求2所述的一种基于空芯光纤和F-P腔的气体检测装置，其特征在于，所述气体传感器还包括两段毛细玻璃管，两段所述毛细玻璃管分别为毛细玻璃管一和毛细玻
4.根据权利要求3所述的一种基于空芯光纤和F-P腔的气体检测装置，其特征在于，所述单模光纤的端部与石墨烯薄膜之间的反射表面形成F-P腔，所述空芯光纤的空心内腔和石墨烯薄膜之间形成光声腔体，所述光声腔体的周侧被毛细玻璃管二包围，所述毛细玻璃管二上通过飞秒激光加工有一个微孔，所述微孔用于待测气体进入光声腔体内与红外光发生吸收反应。
5.根据权利要求1所述的一种基于空芯光纤和F-P腔的气体检测装置，其特征在于，所述红外光源为中红外宽谱光源。
...【技术特征摘要】
1.一种基于空芯光纤和f-p腔的气体检测装置，包括红外光源、滤光片、气体传感器、环形器、激光器、探测器和daq数据采集系统，其特征在于，所述滤光片位于红外光源与气体传感器的输入端之间，所述气体传感器内设有f-p腔，所述气体传感器的输出端与环形器的其中一个输入端连接，所述激光器与环形器的另一个输入端连接，所述环形器的输出端与探测器连接，所述探测器的输出端与daq数据采集系统连接，所述daq数据采集系统发出调制信号，并对红外光源进行信号调制。
2.根据权利要求1所述的一种基于空芯光纤和f-p腔的气体检测装置，其特征在于，所述气体传感器包括空芯光纤、实芯光纤、石墨烯薄膜、单模光纤和陶瓷套管，所述实芯光纤和空芯光纤相连接，所述陶瓷套管位于空芯光纤远离实芯光纤的一端，且陶瓷套管与空芯光纤之间有间距，所述石墨烯薄膜通过uv胶粘接固定在陶瓷套管靠近空芯光纤一端的端部，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋涵，贺智康，刘繄，王博一，
申请(专利权)人：绍兴市上虞区武汉理工大学高等研究院，
类型：发明
国别省市：
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