[實用新型]一種基于光纖干涉儀的新型氣體檢測裝置

無效

• 申請號: 201020529415.5
• 申請日: 2010-09-15
• 公開（公告）號: CN201803949U
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 常軍;王宗良;王偉杰;宋復俊;孔德龍;張燕
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

技術領域

本實用新型涉及一種氣體檢測裝置，具體講是一種基于光纖干涉儀的新型氣體檢測裝置。

背景技術

環境污染是近年來全世界廣泛關注的焦點問題，在各種環境污染中，大氣污染最為突出。隨著現代化工業社會的迅猛發展，大氣中的二氧化碳，二氧化硫等有害氣體日益增多，如何對這些氣體成分做出準確的定量分析已迫在眉睫。

目前，國內外氣體檢測技術發展迅速，檢測方法也隨被測對象的不同而有所差別。目前已經認識的大氣污染物約有100多種，這些污染物以分子和顆粒物兩種形式存在于大氣中。現在用光學檢測氣體濃度的方法主要有以下幾種：

1、差分吸收光譜技術差分吸收光譜技術(DOAS)是根據大氣中痕量氣體成分在紫外和可見光譜波段的特征吸收性質來反演其種類和濃度。利用差分技術可消除大氣湍流對信號的影響，不同污染物之間的干擾和濕度、氣溶膠的干擾，能夠滿足連續監測的要求。目前DOAS技術存在的技術問題是如何獲取高質量的測量光譜。由于該技術是一種弱光譜檢測技術，要求整個系統對各種隨機噪聲有較好的屏蔽效果，所以影響測量光譜的因素比較多。

2、紅外吸收原理光穿過氣體時，特征頻率譜線光能就會被氣體吸收，從而使該頻率的光的能量減弱。光線能量減弱的程度與氣體濃度和光線在氣體中經過的路程成比例，這個關系服從從1am-bert-beer定律。進而計算出氣體濃度。它克服了以往檢測方法容易中毒老化、易受環境因素影響的缺點，同時它還具有靈敏度高、響應速度快、選擇性好等優點。

3、可調諧激光二極管激光吸收光譜技術可調諧激光二極管激光吸收光譜技術是最近發展起來的一種高靈敏、高分辨率的大氣痕量氣體吸收光譜檢測技術。通過調節電流的大小控制激光波長掃描待測氣體吸收峰，測出被測氣體吸收峰和吸收峰外的信號進行對比，用非線性最小二乘法對所測得譜線進行擬合，從而得出被測氣體的成分和濃度。其主要優點是靈敏度高，，在大氣痕量氣體檢測、工業過程控制、污染源排放檢測等方面得到了廣泛地應用。對大多數痕量氣體分子，其檢測限一般都可達到99B量級，甚至99I量級。

4、激光光聲技術光聲光譜(PAs)技術基于光聲效應，聲學波產生自氣體對光輻射的吸收。通過激光二極管發射脈沖激光束在氣室中產生光聲波，經高靈敏度的聲檢測器檢測聲波的幅值，利用聲波幅值與氣體濃度的對應關系求出氣體的濃度。光聲光譜技術是一種理想的無背景噪聲信號技術，具有探測靈敏度高、動態范圍大，以及光聲光譜探測器的響應率幾乎同波長無關等優點。近年來，隨著激光技術的發展，激光光聲光譜技術也逐漸成熟起來。半導體激光器和高靈敏度的聲波檢測器的實用化，使光聲光譜技術得到重視。與傳統的光譜監測方法不同，光聲技術是監測物體吸收光能后產生的熱能中以聲壓形式表現出來的那部分能量，即使在高反射弱吸收的情況下，很小的吸收能也可以被聲波檢測器檢測。雖然光聲光譜法檢測技術近年來發展迅速，但仍有一些關鍵問題亟待解決。采用開放式光聲腔有利于實現現場連續采樣和檢測，但必須采用聲共振工作模式，要維持這種工作模式必須解決有關技術問題。由于現場環境變化，光聲光譜系統在測量時特別容易受到其他干擾氣體的影響，如何排除不同成分氣體的譜線重疊和干擾是提高該方法精確度的一個關鍵問題。

中國西部科技2009年1月《中旬》第08卷第02期總第163期作者為敦超超、韓東鑫、白懷燕名稱為“基于光的楊氏干涉實驗的大氣污染物排放濃度的檢測討論.”在理論上給出一種用干涉原理測量空氣中污染氣體的濃度的方法。但這種檢測技術容易受到環境的影響，嚴重影響到測量的精確度。

發明內容

本實用新型為了克服外在環境的影響，提出了一種全光學的一種基于光纖干涉儀的新型氣體檢測裝置。

本實用新型的技術方案是按以下方式實現的：

一種基于光纖干涉儀的新型氣體檢測裝置，由半導體激光器、隔離器、1*2耦合器、氣室、普通光纖和相位解調系統組成，其特征在于半導體激光器的尾纖接入隔離器，隔離器的輸出端與普通光纖相連，普通光纖的另一端與1*2耦合器的輸入端相連接，1*2耦合器的兩個同向輸出端分別與兩根普通光纖相連，其中一根普通光纖中間串接氣室；兩根普通光纖的輸出端與相位解調系統相連接，通過相位解調系統測出經兩路普通光纖輸出的兩束光的光相位差，間接求出氣體的折射率，進而求出氣體的濃度。